ES2811255T3 - Bioprocess for the co-production of ethanol and mycoproteins - Google Patents

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Abstract

Un método integrado para producir y aislar micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y etanol a partir de una materia prima de almidón hidrolizado, comprendiendo dicho método las etapas de: a) proporcionar un caldo fermentable acuoso que comprende una materia prima de almidón hidrolizado obtenido a partir de uno o más cereales; b) fermentar al menos una porción del caldo fermentable acuoso con Fusarium venenatum para obtener micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y un caldo parcialmente fermentado; c) separar las micoproteínas producidas por Fusarium venenatum del caldo parcialmente fermentado; d) fermentar al menos una porción del caldo parcialmente fermentado, opcionalmente con una porción del caldo fermentable acuoso no fermentado, con uno o más microorganismos para obtener etanol y un residuo de fermentación agotado; y e) aislar el etanol a partir del residuo de fermentación agotado.An integrated method for producing and isolating mycoproteins produced by Fusarium venenatum and ethanol from a hydrolyzed starch raw material, said method comprising the steps of: a) providing an aqueous fermentable broth comprising a hydrolyzed starch raw material obtained from one or more cereals; b) fermenting at least a portion of the aqueous fermentable broth with Fusarium venenatum to obtain mycoproteins produced by Fusarium venenatum and a partially fermented broth; c) separating the mycoproteins produced by Fusarium venenatum from the partially fermented broth; d) fermenting at least a portion of the partially fermented broth, optionally with a portion of the non-fermented aqueous fermentable broth, with one or more microorganisms to obtain ethanol and a spent fermentation residue; and e) isolating the ethanol from the spent fermentation residue.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Bioproceso para la coproducción de etanol y micoproteínasBioprocess for the co-production of ethanol and mycoproteins

Campo de la invenciónField of the invention

La presente invención se refiere a la coproducción y aislamiento de micoproteínas y etanol a partir de materia prima de almidón hidrolizado (cereales).The present invention relates to the co-production and isolation of mycoproteins and ethanol from hydrolyzed starch raw material (cereals).

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Las explotaciones de ganado vacuno satisfacen la demanda, cada vez mayor, por parte de los consumidores de carne y productos lácteos y utilizan aproximadamente 70% de la tierra agrícola global total para pastos y producción de cultivos de piensos. Sin embargo, la creciente población y los cambios en las preferencias de la dieta por más carne y productos lácteos aumentarán la demanda de tierra agrícola global.Cattle farms meet the growing consumer demand for meat and dairy products and use approximately 70% of the total global agricultural land for pasture and feed crop production. However, the growing population and changes in dietary preferences for more meat and dairy products will increase the demand for global agricultural land.

La biotecnología ofrece bastante potencial para producir sustitutos de la carne de modo más eficaz con un menor impacto medioambiental. Un ejemplo notable es la micoproteína (Quorn) producida mediante fermentación aerobia del jarabe de glucosa. En la actualidad se comercializa como una alternativa vegetariana sana (relativamente cara). Su coste relativamente elevado está asociado con el uso de una materia prima refinada (jarabe de glucosa) y los elevados costes fijos asociados con el coste de inversión en una fábrica de capacidad modesta dedicada en exclusiva y los costes de energía asociados con la fermentación aerobia.Biotechnology offers considerable potential to produce meat substitutes more efficiently with less environmental impact. A notable example is the mycoprotein (Quorn) produced by aerobic fermentation of glucose syrup. It is currently marketed as a healthy (relatively expensive) vegetarian alternative. Its relatively high cost is associated with the use of a refined raw material (glucose syrup) and the high fixed costs associated with the investment cost in an exclusively dedicated factory of modest capacity and the energy costs associated with aerobic fermentation.

El pienso del ganado vacuno está formado en gran medida por cereales (maíz, trigo) que proporcionan la mayoría de los carbohidratos, combinados con potenciadores de proteínas (la harina de soja es la fuente principal) para potenciar el contenido en proteínas para una nutrición óptima. Aproximadamente 40% de los granos se usan como pienso para ganado vacuno. El rendimiento agrícola de la soja generalmente es significativamente menor que el de los cereales.Cattle feed is largely made up of cereals (corn, wheat) that provide the majority of carbohydrates, combined with protein enhancers (soy flour is the main source) to boost protein content for optimal nutrition . Approximately 40% of the grains are used as feed for cattle. The agricultural yield of soybeans is generally significantly lower than that of cereals.

La fermentación a partir de materia prima de cereales convierte los carbohidratos y deja un residuo de granos secos de destilería con solubles ("distiller dried grains with solubles", DDGS) concentrado en proteínas. Este se usa como un componente de alto contenido en proteínas en los piensos para ganado vacuno, aunque su digeribilidad relativamente baja limita su proporción de mezcla.Fermentation from cereal feedstock converts carbohydrates and leaves a protein-concentrated "distiller dried grains with solubles" (DDGS) residue. It is used as a high protein component in cattle feed, although its relatively low digestibility limits its mixing ratio.

La producción de bioetanol global es mayor que 60 millones de tepa, siendo las 2 fuentes principales la fermentación de cereales (en concreto, el maíz de EE. UU. convierte aproximadamente 40% de su producción) y el azúcar de caña brasileño. Los beneficios económicos (excluyendo los incentivos gubernamentales) y medioambientales del bioetanol procedente de cereales (maíz/trigo) son marginales. Existen problemas políticos significativos asociados con las presiones de alimentos frente a combustible sobre el uso de la tierra y la seguridad energética.Global bioethanol production is greater than 60 million tepa, with the 2 main sources being cereal fermentation (specifically, US corn converts approximately 40% of its production) and Brazilian cane sugar. The economic (excluding government incentives) and environmental benefits of bioethanol from cereals (corn / wheat) are marginal. There are significant political problems associated with food versus fuel pressures on land use and energy security.

El documento US4447534 describe un proceso para producir etanol usando levaduras, en el que el control de las condiciones de crecimiento puede aumentar el rendimiento de las levaduras y, por tanto, las proteínas unicelulares derivadas de las levaduras.US4447534 describes a process for producing ethanol using yeast, in which the control of growth conditions can increase the yield of yeast and hence yeast-derived single-cell proteins.

Silva et al. (Waste Management, 31 (2011), 108-114) describen un método para utilizar el residuo de la producción de bebidas espirituosas y bioetanol para la producción de proteínas por levaduras, tales como Saccharomyces cerevisiae y Candida parapsilosis. La proteína unicelular procedente de las levaduras puede usarse como fuente de proteína suplementaria para piensos animales.Silva et al. (Waste Management, 31 (2011), 108-114) describe a method to use the residue from the production of spirits and bioethanol for the production of proteins by yeasts, such as Saccharomyces cerevisiae and Candida parapsilosis. Single-cell protein from yeast can be used as a supplemental protein source for animal feed.

El documento WO2009/079183 describe un proceso para mejorar la calidad nutricional de un producto de desecho de pienso agotado que permanece después de la fermentación de granos para producir alcohol. El producto de desecho agotado puede fermentarse con un microbio que es capaz de degradar la celulosa y/o la hemicelulosa para producir uno o más azúcares y, a su vez, usar el azúcar o azúcares para proliferar. Puesto que los microbios contienen proteínas, su proliferación actúa para aumentar el contenido en proteínas del producto de desecho agotado. Se describe una diversidad de microbios, que incluyen bacterias, levaduras y hongos, pero no se proporciona ninguna indicación sobre una proteína unicelular aislada del producto de desecho agotado.WO2009 / 079183 describes a process for improving the nutritional quality of a spent feed waste product that remains after grain fermentation to produce alcohol. The spent waste product can be fermented with a microbe that is capable of degrading cellulose and / or hemicellulose to produce one or more sugars and, in turn, using the sugar or sugars to proliferate. Since microbes contain proteins, their growth acts to increase the protein content of the spent waste product. A variety of microbes are described, including bacteria, yeast, and fungi, but no indication is given on a single cell protein isolated from the spent waste product.

Rasmussen et al., Bioresource Technology, 2014, vol. 151, pp. 284-290, describen un método en dos etapas para la producción de etanol mediante la utilización del maíz como materia prima de carbohidratos y para producir micoproteínas con Rhizopus oligosporus. Rasmussen et al., Bioresource Technology, 2014, vol. 151, pp. 284-290, describe a two-step method for ethanol production using corn as a carbohydrate feedstock and for producing mycoproteins with Rhizopus oligosporus.

Ferreira et al., Energies, 2014, vol. 7, pp. 3872-3885 presentan un estudio que implica a cuatro hongos de calidad alimentaria, por ejemplo, Fusarium venenatum, para investigar, entre otras cuestiones, si pueden usarse los residuos de destilería finos basados en trigo para producir biomasa y etanol.Ferreira et al., Energies, 2014, vol. 7, pp. 3872-3885 present a study involving four food-grade fungi, for example, Fusarium venenatum, to investigate, among other questions, whether wheat-based fine distillery residues can be used to produce biomass and ethanol.

Sería deseable proporcionar un sistema que pueda adaptarse a la producción de micoproteínas y etanol aislados de otro material, al mismo tiempo que, opcionalmente, pueda variar la cantidad de cada coproducto basándose en requisitos deseados, tales como los problemas económicos y/o socioeconómicos imperantes. It would be desirable to provide a system that can be adapted to the production of mycoproteins and ethanol isolated from other material, while optionally varying the amount of each co-product based on desired requirements, such as prevailing economic and / or socio-economic problems.

Entre los objetivos de la presente invención se encuentra proporcionar un método para la producción, opcionalmente la coproducción, de micoproteínas y etanol aislados.Among the objects of the present invention is to provide a method for the production, optionally co-production, of isolated mycoproteins and ethanol.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

En un primer aspecto, se proporciona un método integrado para producir y aislar micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y etanol a partir de una materia prima de almidón hidrolizado, comprendiendo dicho método las etapas de:In a first aspect, an integrated method is provided for producing and isolating mycoproteins produced by Fusarium venenatum and ethanol from a hydrolyzed starch raw material, said method comprising the steps of:

a) proporcionar un caldo fermentable acuoso que comprende una materia prima de almidón hidrolizado obtenido a partir de uno o más cereales;a) providing an aqueous fermentable broth comprising a hydrolyzed starch raw material obtained from one or more cereals;

b) fermentar al menos una porción del caldo fermentable acuoso con Fusarium venenatum para obtener micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y un caldo parcialmente fermentado;b) fermenting at least a portion of the aqueous fermentable broth with Fusarium venenatum to obtain mycoproteins produced by Fusarium venenatum and a partially fermented broth;

c) separar las micoproteínas producidas por Fusarium venenatum del caldo parcialmente fermentado;c) separating the mycoproteins produced by Fusarium venenatum from the partially fermented broth;

d) fermentar al menos una porción del caldo parcialmente fermentado, opcionalmente con una porción del caldo fermentable acuoso no fermentado, con uno o más microorganismos para obtener etanol y un residuo de fermentación agotado; yd) fermenting at least a portion of the partially fermented broth, optionally with a portion of the non-fermented aqueous fermentable broth, with one or more microorganisms to obtain ethanol and a spent fermentation residue; Y

e) aislar el etanol a partir del residuo de fermentación agotado.e) isolating the ethanol from the spent fermentation residue.

La materia prima de carbohidrato puede ser una materia prima mixta o única.The carbohydrate raw material can be a mixed or a single raw material.

Tal como se mencionó anteriormente, los métodos de la presente invención están integrados y son controlables en términos de la cantidad de micoproteínas o etanol que puede producirse. A través del control apropiado del sustrato usado para obtener las micoproteínas o el etanol y las condiciones de crecimiento, en especial el contenido en oxígeno, es posible variar, de una manera controlable, la cantidad de micoproteínas o etanol producida. Así, por ejemplo, dependiendo de los requisitos comerciales imperantes, es posible variar la proporción de micoproteínas a etanol que se producen según la invención. Esto puede lograrse de modo manual, semiautomático o totalmente automático. Por ejemplo, en un proceso automático o semiautomático, un usuario puede indicar o introducir en una interfase programable por un usuario, por ejemplo, la proporción de micoproteínas a etanol deseada, y después el sistema puede controlar el flujo de sustrato y las condiciones de crecimiento para lograr la proporción de micoproteínas a etanol requerida.As mentioned above, the methods of the present invention are integrated and controllable in terms of the amount of mycoproteins or ethanol that can be produced. Through proper control of the substrate used to obtain the mycoproteins or ethanol and the growth conditions, especially the oxygen content, it is possible to vary, in a controllable way, the amount of mycoproteins or ethanol produced. Thus, for example, depending on prevailing commercial requirements, it is possible to vary the ratio of mycoproteins to ethanol that are produced according to the invention. This can be accomplished manually, semi-automatically, or fully automatic. For example, in an automatic or semi-automatic process, a user can indicate or enter into a user-programmable interface, for example, the desired ratio of mycoproteins to ethanol, and then the system can control the substrate flow and growth conditions. to achieve the required ratio of mycoproteins to ethanol.

Se entiende que las micoproteínas, tal como se mencionan en la presente, son una forma de proteína unicelular específicamente producida por Fusarium venenatum. La materia prima única puede comprender una pluralidad de sustratos metabolizables, concretamente materiales de cereales. El presente método se diferencia de los sistemas no integrados, que pueden requerir el suministro de materias primas distintas para un proceso de producción de micoproteínas y un proceso de producción de etanol.Mycoproteins, as mentioned herein, are understood to be a form of unicellular protein specifically produced by Fusarium venenatum. The single raw material can comprise a plurality of metabolizable substrates, particularly cereal materials. The present method differs from non-integrated systems, which may require the supply of different raw materials for a mycoprotein production process and an ethanol production process.

Las micoproteínas pueden obtenerse a través de una digestión aerobia de un material sustrato. El etanol puede producirse a través de fermentación anaerobia de un material sustrato. Puede existir un periodo inicial de digestión aerobia para permitir el crecimiento del microorganismo o microorganismos que son capaces de generar etanol durante la digestión anaerobia.Mycoproteins can be obtained through aerobic digestion of a substrate material. Ethanol can be produced through anaerobic fermentation of a substrate material. There may be an initial period of aerobic digestion to allow the growth of the microorganism or microorganisms that are capable of generating ethanol during anaerobic digestion.

En una realización, el microorganismo o microorganismos para su uso en la producción de micoproteínas y etanol son diferentes. En esta realización, el microorganismo o microorganismos capaces de producir micoproteínas son una especie de Fusarium, tal como Fusarium venenatum, y el microorganismo o microorganismos capaces de producir etanol son una especie de Saccharomyces, tal como Saccharomyces cerevisiae. Los inventores han observado que es posible que un único tipo de microorganismo pueda producir micoproteínas y después etanol. Así, en una realización, el método integrado de la invención emplea un único tipo de microorganismo para producir micoproteínas y etanol. Este único tipo de microorganismo es F. venenatum. In one embodiment, the microorganism or microorganisms for use in the production of mycoproteins and ethanol are different. In this embodiment, the microorganism or microorganisms capable of producing mycoproteins are a species of Fusarium, such as Fusarium venenatum, and the microorganism or microorganisms capable of producing ethanol are a species of Saccharomyces, such as Saccharomyces cerevisiae. The inventors have found that it is possible that a single type of microorganism can produce mycoproteins and then ethanol. Thus, in one embodiment, the integrated method of the invention employs a single type of microorganism to produce mycoproteins and ethanol. This only type of microorganism is F. venenatum.

El caldo parcialmente fermentado puede derivarse de un caldo de fermentación inicial que ha sufrido una fermentación inicial para producir micoproteínas. El caldo parcialmente fermentado puede fermentarse para producir el segundo producto, concretamente etanol. En la presente invención, inicialmente se producen micoproteínas, seguidas de etanol.The partially fermented broth can be derived from an initial fermentation broth that has undergone initial fermentation to produce mycoproteins. The partially fermented broth can be fermented to produce the second product, namely ethanol. In the present invention, mycoproteins are produced initially, followed by ethanol.

Los métodos de la presente invención pueden realizarse de una manera discontinua, continua o semicontinua. El método puede comprender además la etapa de separar el residuo de la fermentación agotado (también denominado residuos de destilería) para obtener una fracción de sólidos húmedos y una fracción soluble. La fracción soluble puede concentrarse, y el jarabe resultante puede combinarse con la fracción de sólidos húmedos, que puede secarse para obtener un material conocido como granos secos de destilería con solubles (DDGS).The methods of the present invention can be performed in a batch, continuous, or semi-continuous manner. The method may further comprise the step of separating the spent fermentation residue (also called distillery residue) to obtain a wet solids fraction and a soluble fraction. The soluble fraction can be concentrated, and the resulting syrup can be combined with the wet solids fraction, which can be dried to obtain a material known as dry distillers grains with soluble (DDGS).

Generalmente, dichos uno o más materiales de cereales pueden incluir trigo, maíz (maíz), cebada, arroz, sorgo, trigo sarraceno, avena, centeno y similares. El cereal puede ser de calidad alimentaria o puede ser, de hecho, un material que ya no es adecuado para el consumo humano. En la presente invención puede usarse uno de los ejemplos mencionados anteriormente, o pueden emplearse mezclas que comprendan dos o más tipos de cereales. La presente invención no pretende estar limitada por el tipo o tipos de cereales que puedan emplearse, y estos simplemente pueden venir dictados por las consideraciones económicas y/o geográficas imperantes y, por tanto, de disponibilidad en el momento.Generally, said one or more cereal materials can include wheat, corn (maize), barley, rice, sorghum, buckwheat, oats, rye, and the like. The cereal can be food grade or it can be, in fact, a material which is no longer suitable for human consumption. One of the examples mentioned above can be used in the present invention, or mixtures comprising two or more types of cereals can be used. The present invention is not intended to be limited by the type or types of cereals that can be used, and these may simply be dictated by prevailing economic and / or geographical considerations and, therefore, availability at the time.

Dichos uno o más materiales de cereales pueden someterse a un proceso de molienda, trituración y/o cortado para romper el material de cereal en fragmentos más pequeños y también para potencialmente liberar algunas de las proteínas, azúcares y otros materiales que puedan estar presentes en el cereal. El material degradado puede mezclarse con agua a una concentración, por ejemplo, de 170-500 a 50 g/l, y el pH ajustarse según sea necesario para proporcionar el caldo de fermentación.Said one or more cereal materials can be subjected to a process of milling, crushing and / or cutting to break the cereal material into smaller pieces and also to potentially release some of the proteins, sugars and other materials that may be present in the cereal. The degraded material can be mixed with water at a concentration, for example, 170-500 to 50 g / l, and the pH adjusted as necessary to provide the fermentation broth.

Cualquier almidón que pueda estar presente en el caldo de fermentación se somete a una hidrolización o hidrolización parcial empleando una o más de una gelatinización, licuefacción y/o sacarificación. El almidón se encuentra en la naturaleza como gránulos insolubles no dispersables resistentes a la degradación enzimática. La gelatinización es el hinchamiento del gránulo de almidón en presencia de calor y agua. En este punto, el almidón o la suspensión espesa de cereales triturados se espesa considerablemente y sería difícil de procesar si no se añadiesen alfa-amilasas para hidrolizar parcialmente el almidón para producir dextrinas. La disolución que contiene dextrinas en general es mucho más fluida o licuada. La alfa-amilasa actúa para reducir la viscosidad de la disolución y también para producir un sustrato con un tamaño molecular menor. Se desea una molécula de sustrato de tamaño molecular menor para la acción eficaz de la glucoamilasa, que hidroliza las dextrinas para producir glucosa.Any starch that may be present in the fermentation broth is subjected to hydrolyzing or partial hydrolyzing employing one or more of a gelatinization, liquefaction and / or saccharification. Starch occurs in nature as insoluble, non-dispersible granules resistant to enzymatic degradation. Gelatinization is the swelling of the starch granule in the presence of heat and water. At this point, the starch or shredded cereal slurry thickens considerably and would be difficult to process if alpha-amylases were not added to partially hydrolyze the starch to produce dextrins. The dextrin-containing solution is generally much more fluid or liquefied. Alpha-amylase acts to reduce the viscosity of the solution and also to produce a substrate with a smaller molecular size. A smaller molecular size substrate molecule is desired for the effective action of glucoamylase, which hydrolyzes dextrins to produce glucose.

Pueden añadirse enzimas, tales como alfa-amilasa y glucoamilasa, para degradar o hidrolizar el almidón que está presente. La alfa-amilasa es una endoamilasa termoestable bacteriana. Hidroliza los enlaces a-1,4 en puntos aleatorios en la molécula de almidón para reducir rápidamente la viscosidad de disoluciones de almidón gelatinizadas. Esta enzima es una proteína que contiene iones metálicos y requiere una pequeña cantidad de iones calcio durante su uso para una actividad y estabilidad máximas. La enzima no puede hidrolizar los enlaces a-1,6, pero puede sortear estos puntos de ramificación en la amilopectina. El producto de la reacción son dextrinas (cadenas cortas de glucosa), y pequeñas cantidades de glucosa y maltosa.Enzymes, such as alpha-amylase and glucoamylase, can be added to degrade or hydrolyze the starch that is present. Alpha-amylase is a bacterial thermostable endoamylase. Hydrolyzes α-1,4 bonds at random points on the starch molecule to rapidly reduce the viscosity of gelatinized starch solutions. This enzyme is a protein that contains metal ions and requires a small amount of calcium ions during use for maximum activity and stability. The enzyme cannot hydrolyze α-1,6 bonds, but it can circumvent these branch points in amylopectin. The product of the reaction are dextrins (short chains of glucose), and small amounts of glucose and maltose.

La glucoamilasa, producida por hongos, es una exoamilasa. Hidroliza la maltosa y las dextrinas desde el extremo no reductor de la molécula. La glucoamilasa hidroliza ambos enlaces a-1,4 y a-1,6 para degradar completamente las dextrinas en glucosa. La enzima es óptimamente activa a pH 3,5-4,5. Generalmente, la alfa-amilasa puede añadirse a una concentración del 0,25-1,5% en p/p del material sólido, y la glucoamilasa puede añadirse a una concentración del 0,25-3% en p/p del material sólido. Tras las digestiones enzimáticas, el caldo de fermentación puede someterse a un tratamiento de calor para destruir las enzimas y matar cualquier bacteria que pueda estar presente e interferir con las posteriores etapas del proceso.Glucoamylase, produced by fungi, is an exoamylase. Hydrolyzes maltose and dextrins from the non-reducing end of the molecule. Glucoamylase hydrolyzes both α-1,4 and α-1,6 linkages to completely degrade dextrins to glucose. The enzyme is optimally active at pH 3.5-4.5. Generally, alpha-amylase can be added at a concentration of 0.25-1.5% w / w of the solid material, and glucoamylase can be added at a concentration of 0.25-3% w / w of the solid material. . After enzymatic digestions, the fermentation broth can undergo a heat treatment to destroy the enzymes and kill any bacteria that may be present and interfere with the later stages of the process.

Sin embargo, la adición de enzimas el ajuste del pH y el calentamiento y el enfriamiento que son necesarios añaden muchos costes y, por tanto, pueden ser no deseables. Los inventores han observado que microorganismos, tales como Fusarium venenatum (F. venenatum) puede someterse a fermentación con una disolución de almidón de granos de cereales no hidrolizados. Puesto que la producción de micoproteínas convencional en general requiere de glucosa como fuente de carbono de partida, resultó sorprendente que un material que no había sido sometido a una hidrólisis del almidón pueda utilizarse para fabricar micoproteínas. Esto puede conducir a unos ahorros considerables en los costes cuando se realiza el presente proceso sin la necesidad de realizar las etapas de licuefacción y/o sacarificación.However, the addition of enzymes, pH adjustment, and necessary heating and cooling add many costs and therefore may be undesirable. The inventors have observed that microorganisms, such as Fusarium venenatum ( F. venenatum) can be fermented with a solution of non-hydrolyzed cereal grain starch. Since conventional mycoprotein production generally requires glucose as the starting carbon source, it was surprising that a material that had not undergone starch hydrolysis could be used to make mycoproteins. This can lead to considerable cost savings when the present process is carried out without the need for the liquefaction and / or saccharification steps.

La producción de micoproteínas se realiza usando F. venenatum para fermentar un material dentro del caldo fermentable. Tal como se mencionó anteriormente, la hidrólisis del almidón se realiza antes de llevar a cabo la fermentación. Puede suministrarse una fuente apropiada de nitrógeno y nutrientes, tales como sales de Vogel, para una fermentación de micoproteínas eficaz (aproximadamente 1 l de sales de Vogel suplementadas con 40 g de glucosa). Estas pueden añadirse antes y/o durante la fermentación.The production of mycoproteins is carried out using F. venenatum to ferment a material within the fermentable broth. As mentioned above, the hydrolysis of the starch is carried out before carrying out the fermentation. An appropriate source of nitrogen and nutrients, such as Vogel salts, can be supplied for efficient mycoprotein fermentation (approximately 1 L of Vogel salts supplemented with 40 g of glucose). These can be added before and / or during fermentation.

Puede resultar deseable incluir un agente antiespumante durante la fermentación para minimizar cualquier formación de espuma que pueda producirse debida, por ejemplo, a proteínas presentes en el caldo de fermentación. Por ejemplo, puede añadirse aceite de colza a una concentración de hasta 1% (en v/v). No solo puede servir como agente antiespumante, sino que el aceite de colza también puede usarse como fuente de carbono y, por tanto, puede fermentarse. Puede ser necesario añadir solo un agente antiespumante, tal como aceite de colza, al principio de la fermentación.It may be desirable to include an antifoam agent during fermentation to minimize any foaming that may occur due to, for example, proteins present in the fermentation broth. For example, rapeseed oil can be added at a concentration of up to 1% (by v / v). Not only can it serve as an antifoam agent, but rapeseed oil can also be used as a carbon source and can therefore be fermented. It may be necessary to add only an antifoam agent, such as rapeseed oil, at the beginning of the fermentation.

Siendo un proceso de fermentación aerobia, la producción de micoproteínas requiere la adicción de una fuente de oxígeno, en forma de aire u oxígeno. Junto con el control de otras condiciones de la fermentación, el grado de aireación influirá en la conversión relativa de carbohidratos en micoproteínas y etanol, y puede usarse para influir en la proporción de conversión. El proceso integrado que produce ambos productos (micoproteínas y etanol) permite unas condiciones de funcionamiento que no requieren la minimización del etanol (que sería un subproducto de desecho en la fermentación de micoproteínas convencional) durante la fermentación de las micoproteínas. Las condiciones que favorecen la producción de micoproteínas/etanol pueden alterarse selectivamente en los modos de funcionamiento secuencial o en fases. De modo deseable, las condiciones de funcionamiento pueden programarse en fases para corresponderse con la fermentación aerobia a micoproteínas, que gasta más energía, y el suministro de energía puede cambiar para corresponderse con los ciclos de energía diarios de disponibilidad de energía renovable.Being an aerobic fermentation process, the production of mycoproteins requires the addition of an oxygen source, in the form of air or oxygen. Along with controlling other fermentation conditions, the degree of aeration will influence the relative conversion of carbohydrates to mycoproteins and ethanol, and can be used to influence the conversion ratio. The integrated process that produces both products (mycoproteins and ethanol) allows operating conditions that do not require the minimization of ethanol (which would be a waste by-product in conventional mycoprotein fermentation) during mycoprotein fermentation. Conditions favoring mycoprotein / ethanol production can be selectively altered in the modes of sequential or phase operation. Desirably, operating conditions can be programmed in phases to correspond to aerobic fermentation to mycoproteins, which uses more energy, and the energy supply can change to correspond with the daily energy cycles of renewable energy availability.

Las fermentaciones de micoproteínas y/o etanol pueden realizarse como procesos discontinuos, semicontinuos o continuos. Un proceso continuo puede ofrecer ventajas en la capacidad para mantener unas condiciones de control de un estado constante óptimo y una interfase con los procesos de separación continuos. Tras haber sido completado, el caldo de fermentación agotado y las micoproteínas pueden someterse a un tratamiento de calor para retirar/destruir los ácidos nucleicos, tales como como ARN, que puedan estar presentes. Después las micoproteínas pueden separarse/aislarse del caldo de fermentación agotado, tal como mediante centrifugación o filtración, por ejemplo, y después secarse. El material de micoproteína secado después puede procesarse para proporcionar un material de calidad alimentaria adecuado. Los licores de fermentación de micoproteínas gastados (combinados con un hidrolizado de almidón distinto y/o sólidos de fibras/proteínas distintos) pueden fermentarse posteriormente para la producción de etanol. Puede usarse S. cerevisiae para fermentar el material y producir etanol. Un proceso típico se describe en Finn et al. (2006).The mycoprotein and / or ethanol fermentations can be carried out as batch, semi-continuous or continuous processes. A continuous process can offer advantages in the ability to maintain optimum constant state control conditions and interface with continuous separation processes. After completion, the spent fermentation broth and mycoproteins can undergo a heat treatment to remove / destroy nucleic acids, such as RNA, that may be present. The mycoproteins can then be separated / isolated from the spent fermentation broth, such as by centrifugation or filtration, for example, and then dried. The dried mycoprotein material can then be processed to provide a suitable food grade material. Spent mycoprotein fermentation liquors (combined with a different starch hydrolyzate and / or different fiber / protein solids) can be further fermented for ethanol production. S. cerevisiae can be used to ferment the material and produce ethanol. A typical process is described in Finn et al. (2006).

Tras haber realizado la fermentación y haber producido etanol, es necesario separar/aislar el etanol del resto del material que está presente. Esto puede lograrse mediante un proceso de destilación continuo, tal como se describe, por ejemplo, en Cardona y Sánchez, 2007. Esto proporciona una elevada pureza del etanol, que puede purificarse aún más haciéndolo pasar a través de tamices moleculares, por ejemplo, para retirar el agua y concentrar aún más el etanol.After having carried out the fermentation and having produced ethanol, it is necessary to separate / isolate the ethanol from the rest of the material that is present. This can be achieved by a continuous distillation process, as described, for example, in Cardona and Sánchez, 2007. This provides a high purity of ethanol, which can be further purified by passing it through molecular sieves, for example, to remove the water and concentrate the ethanol further.

El material que no contiene etanol que se retira durante el proceso de destilación incluye sólidos y un material soluble que generalmente se denomina residuos de destilería. Estos sólidos y material soluble pueden separarse mediante prensado o centrifugación, por ejemplo, para proporcionar un material de sólidos húmedos y un líquido. El material de sólidos húmedos después puede secarse, y el líquido puede concentrarse para proporcionar un jarabe. Los sólidos secados y el jarabe pueden usarse por separado o combinarse para proporcionar un material conocido como granos secos de destilería con solubles (DDGS).The non-ethanol-containing material that is removed during the distillation process includes solids and a soluble material that is generally referred to as stills. These solids and soluble material can be separated by pressing or centrifugation, for example, to provide a wet solids material and a liquid. The wet solids material can then be dried, and the liquid can be concentrated to provide a syrup. The dried solids and syrup can be used separately or combined to provide a material known as dry distillers grains with soluble (DDGS).

Puede observarse que la presente invención proporciona un proceso que es capaz de convertir un material de calidad/valor relativamente bajo en micoproteínas, que pueden usarse como fuente de alimento humano; etanol, que puede utilizarse como biocombustible; y material agotado, tal como DDGS, que puede emplearse como pienso animal.It can be seen that the present invention provides a process that is capable of converting relatively low quality / value material into mycoproteins, which can be used as a source of human food; ethanol, which can be used as a biofuel; and spent material, such as DDGS, that can be used as animal feed.

Descripción detalladaDetailed description

La presente invención a continuación se describirá más a fondo por medio de ejemplos no limitantes y remitiéndose a las figuras que muestran:The present invention will now be further described by way of non-limiting examples and referring to the figures showing:

La figura 1 muestra un diagrama de flujo esquemático de una configuración típica de un método existente para la producción de etanol; la figura 2 a la figura 8 muestran un diagrama de flujo esquemático de una serie de configuraciones de ejemplos del método, por las cuales se coproducen micoproteínas y etanol a partir de una materia prima de granos.Figure 1 shows a schematic flow diagram of a typical setup of an existing method for ethanol production; Figure 2 through Figure 8 show a schematic flow diagram of a series of exemplary method setups, by which mycoproteins and ethanol are co-produced from a grain feedstock.

Figura 1 - Diagrama de flujo de una configuración típica de un método existente para la producción de etanol.Figure 1 - Flow diagram of a typical setup of an existing method for ethanol production.

Figura 2 - Diagrama de flujo de una configuración integrada de un método de coproducción para la producción de micoproteínas y etanol usando dos microorganismos.Figure 2 - Flow diagram of an integrated setup of a co-production method for the production of mycoproteins and ethanol using two microorganisms.

Figura 3 - Otro diagrama de flujo de una configuración integrada de un método de coproducción para la producción de micoproteínas y etanol usando dos microorganismos.Figure 3 - Another flow diagram of an integrated setup of a co-production method for the production of mycoproteins and ethanol using two microorganisms.

Figura 4 - Otro diagrama de flujo de una configuración integrada de un método de coproducción para la producción de micoproteínas y etanol usando dos microorganismos y diferentes materias primas.Figure 4 - Another flow diagram of an integrated setup of a co-production method for the production of mycoproteins and ethanol using two microorganisms and different raw materials.

Figura 5 - Diagrama de flujo de una posible configuración integrada de un método de coproducción para la producción de micoproteínas y etanol usando un único microorganismo (fermentación aerobia, seguida de fermentación anaerobia).Figure 5 - Flow diagram of a possible integrated setup of a co-production method for the production of mycoproteins and ethanol using a single microorganism (aerobic fermentation, followed by anaerobic fermentation).

Figura 6 - Diagrama de flujo de una configuración integrada de un método de coproducción para la producción de micoproteínas y etanol usando un único microorganismo (fermentación anaerobia, seguida de fermentación aerobia). Figura 7 - Diagrama de flujo de una configuración integrada de un método de coproducción para la producción de micoproteínas y etanol usando un único microorganismo.Figure 6 - Flow diagram of an integrated setup of a co-production method for the production of mycoproteins and ethanol using a single microorganism (anaerobic fermentation, followed by aerobic fermentation). Figure 7 - Flow diagram of an integrated setup of a co-production method for the production of mycoproteins and ethanol using a single microorganism.

Figura 8 - Diagrama de flujo de una configuración integrada de un método de coproducción para la producción de micoproteínas y etanol usando un único microorganismo (fermentación anaerobia, seguida de fermentación aerobia). Figure 8 - Flow diagram of an integrated setup of a co-production method for the production of mycoproteins and ethanol using a single microorganism (anaerobic fermentation, followed by aerobic fermentation).

Figura 9 - Comparación del crecimiento de F. venenatum en medio de Vogel mínimo (matraces 1-3) e hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel (matraces 4-6). Los matraces de agitación se incubaron en un agitador orbital a 30 °C y 150 rpm. El experimento se realizó por triplicado, así como el cálculo de la biomasa. Las muestras se tomaron después de 72 h (experimento 1).Figure 9 - Comparison of the growth of F. venenatum in minimal Vogel medium (flasks 1-3) and wheat hydrolyzate supplemented with Vogel salts (flasks 4-6). Shake flasks were incubated on an orbital shaker at 30 ° C and 150 rpm. The experiment was carried out in triplicate, as well as the calculation of the biomass. Samples were taken after 72 h (experiment 1).

Figura 10 - Fermentación discontinua de F. venenatum (Vw = 1,5 l) con hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel. Se muestra la tendencia de biomasa seca (•), glucosa (▲) y etanol (x) a lo largo de la fermentación (experimento 1).Figure 10 - Batch fermentation of F. venenatum (Vw = 1.5 l) with wheat hydrolyzate supplemented with Vogel salts. The trend of dry biomass (•), glucose (▲) and ethanol (x) is shown throughout the fermentation (experiment 1).

Figura 11 - Crecimiento de F. venenatum en 70g/l de hidrolizado que contiene harina sin enzimas (•), con 0,5% en p/p de a-amilasa (A) y con 0,5% en p/p de a-amilasa y 1% en p/p de glucoamilasa (□) cultivado en matraces de agitación a 28 °C y 150 rpm en un agitador orbital. Las muestras se tomaron después de 24, 48 y 72 horas y se analizaron por triplicado para el contenido en biomasa (experimento 1).Figure 11 - Growth of F. venenatum in 70g / l of hydrolyzate containing flour without enzymes (•), with 0.5% in w / w of α-amylase (A) and with 0.5% in w / w of α-amylase and 1% w / w glucoamylase (□) grown in shake flasks at 28 ° C and 150 rpm on an orbital shaker. Samples were taken after 24, 48 and 72 hours and analyzed in triplicate for biomass content (experiment 1).

Figura 12 - Densidad óptica (DO) y peso celular seco de matraces de agitación de S. cerevisiae con MYPG e hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel. Los matraces se incubaron a 30 °C y 250 rpm, y todos contenían glucosa 20 g/l como fuente de carbono. Se cultivaron y analizaron por triplicado (experimento 2).Figure 12 - Optical density (OD) and dry cell weight of shake flasks of S. cerevisiae with MYPG and wheat hydrolyzate supplemented with Vogel salts. The flasks were incubated at 30 ° C and 250 rpm, and all contained 20 g / L glucose as a carbon source. They were cultured and analyzed in triplicate (experiment 2).

Figura 13 - Fermentación de etanol con S. cerevisiae usando MYPG e hidrolizado de trigo, respectivamente. Se muestran las densidades ópticas a lo largo de la fermentación. Se usó MYPG en el fermentador 1 (•) y el fermentador 2 (o), mientras que se empleó hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel en el fermentador 3 (□) y el fermentador 4 (A). La aireación fue de 0,82 vvm entre 8-18 h, el resto 0 vvm. La temperatura se mantuvo constante a 30 °C y el pH a 5,5 (experimento 2).Figure 13 - Fermentation of ethanol with S. cerevisiae using MYPG and wheat hydrolyzate, respectively. Optical densities are shown throughout fermentation. MYPG was used in fermenter 1 (•) and fermenter 2 (o), while wheat hydrolyzate supplemented with Vogel salts was used in fermenter 3 (□) and fermenter 4 (A). Aeration was 0.82 vvm between 8-18 h, the rest 0 vvm. The temperature was kept constant at 30 ° C and the pH at 5.5 (experiment 2).

Figura 14 - Fermentación de etanol con S. cerevisiae usando MYPG e hidrolizado de trigo, respectivamente. Se muestra el aumento en la biomasa seca a lo largo de la fermentación. Se usó MYPG en el fermentador 1 (•) y el fermentador 2 (o), mientras que se empleó hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel en el fermentador 3 (□) y el fermentador 4 (A). La aireación fue de 0,82 vvm entre 8-18 h, el resto 0 vvm. La temperatura se mantuvo constante a 30 °C y el pH a 5,5 (experimento 2).Figure 14 - Fermentation of ethanol with S. cerevisiae using MYPG and wheat hydrolyzate, respectively. The increase in dry biomass throughout fermentation is shown. MYPG was used in fermenter 1 (•) and fermenter 2 (o), while wheat hydrolyzate supplemented with Vogel salts was used in fermenter 3 (□) and fermenter 4 (A). Aeration was 0.82 vvm between 8-18 h, the rest 0 vvm. The temperature was kept constant at 30 ° C and the pH at 5.5 (experiment 2).

Figura 15 - Tendencia del peso celular seco ("dry cell weight", DCW) y la glucosa para la primera fermentación del proceso integrado con F. venenatum (experimento 3).Figure 15 - Trend of dry cell weight (DCW) and glucose for the first fermentation of the integrated process with F. venenatum (experiment 3).

Figura 16 - Tendencias del peso celular seco (DCW), la glucosa y el etanol para la segunda parte del bioproceso integrado con S. cerevisiae. Figure 16 - Trends in dry cell weight (DCW), glucose and ethanol for the second part of the bioprocess integrated with S. cerevisiae.

Figura 17 - Comparación de las tendencias del peso celular seco de las fermentaciones de Fusarium venenatum con la aplicación de diferentes perfiles de aireación (experimento 4).Figure 17 - Comparison of dry cell weight trends of Fusarium venenatum fermentations with the application of different aeration profiles (experiment 4).

Figura 18 - Producción de etanol a lo largo de las fermentaciones de Fusarium venenatum con un suministro de oxígeno variable (experimento 4).Figure 18 - Ethanol production throughout the fermentations of Fusarium venenatum with a variable oxygen supply (experiment 4).

Figura 19 - Tendencia de las concentraciones de glucosa a lo largo de las fermentaciones de Fusarium venenatum con diferentes medios de fermentación y diferente suministro de oxígeno (experimento 4).Figure 19 - Trend of glucose concentrations throughout the fermentations of Fusarium venenatum with different fermentation media and different oxygen supply (experiment 4).

Figura 20 - Perfil del oxígeno disuelto (OD, %) durante el transcurso de las fermentaciones de F. venenatum (experimento 4).Figure 20 - Dissolved oxygen profile (DO,%) during the fermentations of F. venenatum (experiment 4).

Se emplea la siguiente clave para interpretar los diversos componentes y etapas que se realizan en los procesos ejemplificados en las figuras 1-8:The following key is used to interpret the various components and steps that are performed in the processes exemplified in Figures 1-8:

La molienda del grano rompe físicamente el grano para permitir la extracción del almidón en un procesamiento corriente abajo;Grinding the grain physically breaks the grain to allow for starch extraction in downstream processing;

La licuefacción es un proceso para extraer e hidrolizar el almidón a partir del grano para obtener carbohidratos solubles en agua adecuados para el procesamiento físico y la fermentación. El grano se mezcla y se calienta con agua, generalmente con el uso de enzimas. El proceso de calentamiento además esteriliza la disolución para la fermentación;Liquefaction is a process to extract and hydrolyze starch from grain to obtain water soluble carbohydrates suitable for physical processing and fermentation. The grain is mixed and heated with water, usually with the use of enzymes. The heating process further sterilizes the solution for fermentation;

La separación de las proteínas sólidas y la fibra mediante decantación, filtración o centrifugación se realiza para proporcionar una disolución de carbohidratos solubles adecuada para la fermentación de micoproteínas. Esta etapa no es necesaria en el biorrefinamiento del etanol convencional, puesto que el etanol, producto de la fermentación, puede destilarse de la suspensión;Separation of solid proteins and fiber by decantation, filtration, or centrifugation is performed to provide a soluble carbohydrate solution suitable for mycoprotein fermentation. This stage is not necessary in the conventional ethanol biorefining, since the ethanol, product of the fermentation, can be distilled from the suspension;

La fermentación aerobia proporciona el crecimiento de fermentación de las micoproteínas. Esta operación puede realizarse en modo discontinuo o continuo. Se introduce una fuente de nitrógeno (por ejemplo, amoniaco), nutrientes y aire/oxígeno al fermentador con enfriamiento bajo condiciones controladas para favorecer el crecimiento de micoproteínas. Las condiciones pueden controlarse para optimizar la selectividad/tasa de crecimiento de micoproteínas o para lograr una proporción preferida de micoproteínas a etanol mediante la manipulación de las condiciones fisiológicas a través de variables del proceso, tales como el flujo de sustrato o/y el nivel de oxígeno; El tratamiento con calor y el aislamiento de la mezcla de fermentación de micoproteínas proporciona un producto de micoproteínas en masa sólido secado y aislado (mediante filtración o centrifugación). El tratamiento con calor de la mezcla se realiza para reducir el contenido en ácidos nucleicos (ARN) del producto;Aerobic fermentation provides for the fermentation growth of mycoproteins. This operation can be carried out in batch or continuous mode. A source of nitrogen (eg, ammonia), nutrients, and air / oxygen are introduced to the fermenter with cooling under controlled conditions to promote the growth of mycoproteins. Conditions can be controlled to optimize mycoprotein selectivity / growth rate or to achieve a preferred ratio of mycoproteins to ethanol by manipulating the physiological conditions through process variables, such as substrate flow or / and oxygen level; Heat treatment and isolation of the mycoprotein fermentation mixture provides a dried and isolated solid bulk mycoprotein product (by filtration or centrifugation). Heat treatment of the mixture is performed to reduce the nucleic acid (RNA) content of the product;

La fermentación anaerobia se realiza para convertir los carbohidratos residuales en etanol. Esto puede llevarse a cabo usando cualquiera o ambos de micoproteínas y levadura de cerveza convencional (por ejemplo, S. cerevisiae); La destilación se usa para separar el etanol de las mezclas de fermentación;Anaerobic fermentation is done to convert residual carbohydrates into ethanol. This can be accomplished using either or both of mycoproteins and conventional brewer's yeast (eg, S. cerevisiae); Distillation is used to separate ethanol from fermentation mixtures;

El secado retira el agua residual del etanol destilado para cumplir con los requisitos del combustible de bioetanol. Esto se realiza, de modo convencional, usando tamices moleculares;Drying removes residual water from distilled ethanol to meet bioethanol fuel requirements. This is done, in a conventional way, using molecular sieves;

El aislamiento de la proteína sólida/fibra del grano produce un producto con un alto contenido en proteínas que se emplea generalmente como pienso para ganado vacuno. Cuando se aíslan y se secan junto con el residuo evaporado procedente de la destilación que incorpora los componentes solubles de las mezclas de fermentación, se denomina convencionalmente granos secos de destilería con solubles (DDGS).Isolation of the solid protein / fiber from the grain produces a high protein product that is generally used as feed for cattle. When isolated and dried together with the evaporated residue from distillation incorporating the soluble components of the fermentation mixtures, it is conventionally referred to as dry distiller's grains with soluble (DDGS).

Tal como puede observarse a partir de los diversos procesos ejemplificados en -8, la presente invención proporciona una fase de separación en la que materiales insolubles, tales como proteínas y fibra, se retiran para proporcionar una disolución que comprende carbohidratos solubilizados adecuados para la posterior fermentación.As can be seen from the various processes exemplified in -8, the present invention provides a separation phase in which insoluble materials, such as protein and fiber, are removed to provide a solution comprising solubilized carbohydrates suitable for subsequent fermentation. .

En los diversos métodos mostrados en las figuras 2-8, se proporciona un proceso integrado que puede producir etanol y micoproteínas, así como un material de desecho agotado, granos secos de destilería con solubles (DDGS), que puede usarse como producto de pienso animal.In the various methods shown in Figures 2-8, an integrated process is provided that can produce ethanol and mycoproteins, as well as a spent waste material, dry distiller's grains with soluble (DDGS), that can be used as an animal feed product. .

Sección de ejemplosExamples section

Procedimientos experimentalesExperimental procedures

1.1 Microorganismos y condiciones de cultivo1.1 Microorganisms and culture conditions

El microorganismo usado en las fermentaciones de micoproteínas (y etanol) fue el hongo filamentoso F. venenatum A3/5 (20334), adquirido en ATCC. Los cultivos maestros se produjeron inoculando cultivos líquidos que contenían medio de Vogel mínimo con glucosa 40 g/l procedente de placas con agar de dextrosa y patata ("potato dextrose agar", PDA). Se incubaron durante 72 h a 150 rpm y 28 °C en un agitador orbital antes de añadir glicerol al 20% a los cultivos y de conservarlos a -80 °C en crioviales. Además, las placas de PDA se cultivaron a 30 °C y 0% de CO2 en un incubador y después se conservaron a 4 °C.The microorganism used in the mycoprotein (and ethanol) fermentations was the filamentous fungus F. venenatum A3 / 5 (20334), purchased from ATCC. Master cultures were produced by inoculating liquid cultures containing minimal Vogel's medium with 40 g / l glucose from potato dextrose agar (PDA) plates. They were incubated for 72 h at 150 rpm and 28 ° C on an orbital shaker before adding 20% glycerol to the cultures and storing them at -80 ° C in cryovials. In addition, the PDA plates were grown at 30 ° C and 0% CO 2 in an incubator and then stored at 4 ° C.

Para la fermentación de etanol también se usó la levadura S. cerevisiae (suministrada desde la colección de cultivos de Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences). Se cultivó en medio MYPG con 1 l que contenía: 3 g de extracto de malta, 3 g de extracto de levadura, 5 g de peptona y 10 g de glucosa, añadiéndose la glucosa después de someter a autoclave para evitar la reacción de Maillard. El pH se ajustó a 5,5 y se añadieron 15 g/l de agar para solidificar el medio. Las placas se inocularon con un asa y se incubaron durante 24 h a 30 °C en un incubador y después se conservaron a 4 °C. Se produjeron cultivos maestros inoculando un cultivo líquido e incubándolo durante 24 h en un agitador orbital a 30 °C y 250 rpm antes de añadir glicerol al 20% y conservar a -80 °C en crioviales.For the ethanol fermentation the yeast S. cerevisiae (supplied from the Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences culture collection) was also used. It was cultivated in MYPG medium with 1 L containing: 3 g of malt extract, 3 g of yeast extract, 5 g of peptone and 10 g of glucose, the glucose being added after autoclaving to avoid the Maillard reaction. The pH was adjusted to 5.5 and 15 g / l of agar was added to solidify the medium. The plates were inoculated with a loop and incubated for 24 h at 30 ° C in an incubator and then stored at 4 ° C. Master cultures were produced by inoculating a liquid culture and incubating it for 24 h on an orbital shaker at 30 ° C and 250 rpm before adding 20% glycerol and storing at -80 ° C in cryovials.

1.2 Preparación del inóculo1.2 Preparation of the inoculum

Se preparó el inóculo de F. venenatum inoculando un vial descongelado del banco de células a -80 °C en una parte alícuota de 200 ml de medio de Vogel. El cultivo se incubó a 30 °C durante un periodo de 24 horas. Se retiró una parte alícuota de 50 ml de este cultivo (obteniéndose un inóculo al 10% en v/v) y se trasladó a un tubo de centrífuga. Este se centrifugó a 8000 rpm durante un periodo de 10 minutos. El sobrenadante se retiró y se añadió un volumen igual de agua destilada estéril para resuspender el sedimento de F. venenatum. Esto después se centrifugó como antes a 8000 rpm durante un periodo de 10 minutos. El sobrenadante de nuevo se retiró y el sedimento de Fusarium venenatum se resuspendió en una parte alícuota de 20 ml de medio de trigo estéril. Esta parte alícuota se usó para inocular el biorreactor a través del puerto de septo para jeringa.The F. venenatum inoculum was prepared by inoculating a thawed vial from the cell bank at -80 ° C into a 200 ml aliquot of Vogel's medium. The culture was incubated at 30 ° C for a period of 24 hours. A 50 ml aliquot of this culture was removed (obtaining a 10% v / v inoculum) and transferred to a centrifuge tube. This was centrifuged at 8000 rpm for a period of 10 minutes. The supernatant was removed and an equal volume of sterile distilled water was added to resuspend the F. venenatum pellet. This was then centrifuged as before at 8000 rpm for a period of 10 minutes. The supernatant was again removed and the Fusarium venenatum pellet was resuspended in a 20 ml aliquot of sterile wheat medium. This aliquot was used to inoculate the bioreactor through the septum syringe port.

La preparación del inóculo de S. cerevisiae siguió una estrategia similar. Un vial del banco de células se descongeló y se usó para inocular un matraz de 200 ml que contenía medio MYPG. Cuando la densidad celular alcanzó unos niveles suficientes (densidad óptica de aproximadamente 1 Au), se centrifugó una parte alícuota de 50 ml del cultivo, se lavó con agua destilada y se resuspendió en medio de trigo siguiendo el mismo procedimiento que se llevó a cabo con el inóculo de F. venenatum. The preparation of the S. cerevisiae inoculum followed a similar strategy. A vial from the cell bank was thawed and used to inoculate a 200 ml flask containing MYPG medium. When the cell density reached sufficient levels (optical density of approximately 1 Au), a 50 ml aliquot of the culture was centrifuged, washed with distilled water and resuspended in wheat medium following the same procedure that was carried out with the inoculum of F. venenatum.

1.3 Preparación del medio1.3 Preparation of the medium

1.3.1 Medio definido 1.3.1 Defined medium

El medio definido usado para la fermentación y los matraces de agitación se preparó según Vogel (1956). La fuente de carbono de sacarosa se sustituyó por glucosa y se usaron 40 g/l en lugar de 15 g/l.The defined medium used for fermentation and shake flasks was prepared according to Vogel (1956). The sucrose carbon source was replaced by glucose and 40 g / l was used instead of 15 g / l.

1 litro de medio contenía: 2,17 g de citrato de trisodio, 5 g de dibifosfato de potasio, 2 g de nitrato de amonio, 0,2 g de sulfate de magnesio heptahidrato, 0,1 g de cloruro de calcio dihidrato, 0,25 mg de biotina, y 5 ml de disolución de oligoelementos.1 liter of medium contained: 2.17 g of trisodium citrate, 5 g of potassium dibiphosphate, 2 g of ammonium nitrate, 0.2 g of magnesium sulfate heptahydrate, 0.1 g of calcium chloride dihydrate, 0 , 25 mg of biotin, and 5 ml of solution of trace elements.

Para la disolución de oligoelementos, se disolvieron los siguientes oligoelementos en 95 ml de agua destilada: 5 g de ácido cítrico monohidrato, 5 g de sulfato de cinc heptahidrato, 1 g de sulfato ferroso de amonio hexahidrato, 0,25 g de sulfato cúprico pentahidrato, 0,05 g de sulfato de manganeso monohidrato, 0,05 g de ácido bórico, y 0,05 g de molibdato de sodio dihidrato.For the dissolution of trace elements, the following trace elements were dissolved in 95 ml of distilled water: 5 g of citric acid monohydrate, 5 g of zinc sulfate heptahydrate, 1 g of ferrous ammonium sulfate hexahydrate, 0.25 g of cupric sulfate pentahydrate , 0.05 g of manganese sulfate monohydrate, 0.05 g of boric acid, and 0.05 g of sodium molybdate dihydrate.

1.3.2 Hidrolizado de trigo ("wheat hydrosylate", WH)1.3.2 Wheat hydrosylate (WH)

El grano de trigo se molió para producir un material de harina usando un molino analítico IKA. Esta harina se disolvió en agua destilada calentada hasta 90 °C con una concentración de harina final en la región de 70 g/l. Ya en disolución, el pH del sistema se ajustó a 7 antes de la adición de la enzima a-amilasa a una carga del 1% en p/p de la harina de trigo añadida. La disolución se mantuvo a 90 °C y se agitó durante un periodo de 1 hora. Después se dejó que la disolución se enfriase mientras se agitaba hasta que se alcanzó una temperatura en la región de 50 °C. Entonces se ajustó el pH de la disolución a 4,6-4,8 usando ácido clorhídrico 1 M. Después se añadió la enzima glucoamilasa de nuevo con una carga del 1% en p/p con relación a la cantidad de harina de trigo añadida. Esta disolución después se incubó durante un periodo de 16 horas en un incubador en agitación a 50 °C y 100 rpm. El medio tratado con enzimas después se enfrió hasta la temperatura ambiente, se trasladó a recipientes de centrífuga y se centrifugó a 6.000 rpm durante un periodo de 10 minutos. El sobrenadante se hizo pasar a través de un filtro de papel de 0,2 pm usando un embudo Buchner, y el filtrado se recogió para su uso en el proceso de fermentación. Después el filtrado se sometió de nuevo a autoclave. El procedimiento de la hidrólisis del almidón se realizó remitiéndose a Panagiotopoulos et al. (2009), Gadonna-Widehem et al. (2012) y las hojas de datos de enzimas proporcionadas por Sigma.The wheat grain was ground to produce a flour material using an IKA analytical mill. This flour was dissolved in distilled water heated to 90 ° C with a final flour concentration in the region of 70 g / l. Already in solution, the pH of the system was adjusted to 7 before the addition of the enzyme α-amylase at a load of 1% w / w of the wheat flour added. The solution was kept at 90 ° C and stirred for a period of 1 hour. The solution was then allowed to cool while stirring until a temperature in the region of 50 ° C was reached. Then the pH of the solution was adjusted to 4.6-4.8 using 1M hydrochloric acid. Then the glucoamylase enzyme was added again with a loading of 1% w / w relative to the amount of wheat flour added. . This solution was then incubated for a period of 16 hours in a shaking incubator at 50 ° C and 100 rpm. The enzyme-treated medium was then cooled to room temperature, transferred to centrifuge containers, and centrifuged at 6,000 rpm for a period of 10 minutes. The supernatant was passed through a 0.2 pm filter paper using a Buchner funnel, and the filtrate was collected for use in the fermentation process. The filtrate was then autoclaved again. The starch hydrolysis procedure was carried out referring to Panagiotopoulos et al. (2009), Gadonna-Widehem et al. (2012) and the enzyme data sheets provided by Sigma.

1.4 Cálculo de la biomasa1.4 Calculation of biomass

Se calcularon los niveles de biomasa de F. venenatum y S. cerevisiae para cada una de las muestras tomadas durante las fermentaciones.The biomass levels of F. venenatum and S. cerevisiae were calculated for each of the samples taken during the fermentations.

El cálculo del peso de las células de F. venenatum se logró usando filtros de microfibras. Se numeró un filtro de microfibras de vidrio y se registró la masa del filtro seco. El filtro se colocó en un embudo Buchner y se hizo pasar una parte alícuota de 1 ml de la muestra de fermentación a través del filtro. Este proceso se repitió por triplicado para cada muestra. Después los filtros se colocaron en una placa Petri y se secaron en una estufa a 50 °C durante un periodo de 24 horas. Los filtros después se volvieron a pesar y, si fue necesario, se secaron de nuevo hasta que se observó una lectura estable. La biomasa se calculó restando el peso previamente registrado del filtro vacío. Puesto que el proceso se realizó por triplicado, el valor indicado es el promedio de los tres pesos registrados.The calculation of the weight of the F. venenatum cells was achieved using microfiber filters. A glass microfiber filter was numbered and the mass of the dry filter was recorded. The filter was placed in a Buchner funnel and a 1 ml aliquot of the fermentation sample was passed through the filter. This process was repeated in triplicate for each sample. The filters were then placed in a Petri dish and dried in an oven at 50 ° C for a period of 24 hours. The filters were then reweighed and, if necessary, dried again until a stable reading was observed. Biomass was calculated by subtracting the previously recorded weight of the empty filter. Since the process was carried out in triplicate, the indicated value is the average of the three recorded weights.

Se realizó el cálculo del peso celular seco de S. cerevisiae usando tubos de Eppendorf. Los tubos de Eppendorf se secaron en un desecador y se registró el peso del tubo seco y vacío. Se pipeteó una parte alícuota de 1 ml de la muestra de fermentación en el tubo y después se centrifugó a 6000 rpm durante un periodo de 10 minutos. El sobrenadante se retiró, y el sedimento celular se secó. El tubo se volvió a pesar hasta que se observó una lectura estable, y la masa del tubo vacío se restó para producir la masa de las células presentes. Puesto que se utilizó una parte alícuota de 1 ml de la muestra de fermentación, el valor determinado en este caso se indica como el peso celular seco en g/ml. Todas las muestras se volvieron a analizar por triplicado, siendo el valor indicado el promedio de las tres repeticiones.Dry cell weight calculation of S. cerevisiae was performed using Eppendorf tubes. The Eppendorf tubes were dried in a desiccator and the weight of the dry and empty tube was recorded. A 1 ml aliquot of the fermentation sample was pipetted into the tube and then centrifuged at 6000 rpm for a period of 10 minutes. The supernatant was removed, and the cell pellet was dried. The tube was reweighed until a stable reading was observed, and the mass of the empty tube was subtracted to produce the mass of cells present. Since a 1 ml aliquot of the fermentation sample was used, the value determined in this case is indicated as the dry cell weight in g / ml. All samples were retested in triplicate, the indicated value being the average of the three replicates.

1.5 Cuantificación de la glucosa1.5 Quantification of glucose

Se midió la concentración de glucosa presente en cada muestra usando el analizador de bioquímica YSI. Las muestras tempranas requirieron un factor de dilución en la región de x10 para poder aplicarse, para reducir las concentraciones de glucosa a unos niveles que el analizador de bioquímica pueda cuantificar de modo reproducible. Durante la fermentación de Saccharomyces, las muestras tardías pueden analizarse directamente sin la necesidad de realizar etapas de dilución.The glucose concentration present in each sample was measured using the YSI Biochemistry Analyzer. Early samples required a dilution factor in the region of x10 to be applied, to reduce glucose concentrations to levels that the chemistry analyzer can reproducibly quantify. During Saccharomyces fermentation, late samples can be analyzed directly without the need for dilution steps.

1.6 Cuantificación del etanol1.6 Quantification of ethanol

Se logró la cuantificación del etanol en las muestras usando un método de cromatografía líquida de alta resolución ("high performance liquid chromatography", HPLC). La separación se consiguió usando una columna de cromatografía de ácidos orgánicos a REZEX ROA-H+ y una fase móvil de ácido sulfúrico 0,005 N a un caudal de 1 ml/min. La detección se realizó mediante un detector del índice de refracción.The quantification of ethanol in the samples was achieved using a high performance liquid chromatography (HPLC) method. Separation was achieved using a REZEX ROA-H + organic acid chromatography column and a 0.005 N sulfuric acid mobile phase at a flow rate of 1 ml / min. Detection was done by a refractive index detector.

1.7 Cultivo en matraces de agitación 1.7 Culture in shake flasks

Los cultivos en matraces de agitación se realizaron en matraces cónicos de 500 ml o 100 ml que contenían 200 ml o 40 ml de medio (MYPG o hidrolizado de trigo con sales de Vogel). Los matraces se incubaron en un agitador vertical ajustado a 150 rpm y 28 °C para los cultivos de F. venenatum, y a 30 °C y 250 rpm para los cultivos de S. cerevisiae. Shake flask cultures were performed in 500 ml or 100 ml conical flasks containing 200 ml or 40 ml of medium (MYPG or wheat hydrolyzate with Vogel salts). The flasks were incubated on a vertical shaker set at 150 rpm and 28 ° C for the F. venenatum cultures, and at 30 ° C and 250 rpm for the S. cerevisiae cultures.

1.8 Cultivo discontinuo en biorreactor1.8 Batch culture in bioreactor

1.8.1 Cultivo discontinuo de F. venenatum 1.8.1 Batch culture of F. venenatum

Las fermentaciones discontinuas de micoproteínas se realizaron en dos sistemas de fermentación diferentes que se describen a continuación. La temperatura de fermentación fue de 28 °C, y el pH se controló hasta 6 con hidróxido de sodio 2 M. La sonda de OD se calibró con nitrógeno sin oxígeno para el valor de O2 del 0%, y se realizó la calibración de la pendiente con aire comprimido. La calibración de la sonda se realizó en las condiciones de fermentación. El inóculo, un cultivo en matraz de agitación cultivado de 72 horas cultivado a 28 °C y 150 rpm en un agitador vertical, constituyó 10% en v/v del volumen de fermentación final. El medio usado para la fermentación fue medio N (Vogel, 1956) o hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel. En el caso de usar el hidrolizado de trigo como medio de fermentación, se empleó aceite de colza como reactivo antiespumante cuando fue necesario.The batch fermentations of mycoproteins were carried out in two different fermentation systems described below. The fermentation temperature was 28 ° C, and the pH was controlled to 6 with 2M sodium hydroxide. The DO probe was calibrated with nitrogen without oxygen for the O 2 value of 0%, and the calibration of the slope with compressed air. The probe calibration was carried out under the fermentation conditions. The inoculum, a 72 hour cultured shake flask culture grown at 28 ° C and 150 rpm on a vertical shaker, constituted 10% v / v of the final fermentation volume. The medium used for the fermentation was N medium (Vogel, 1956) or wheat hydrolyzate supplemented with Vogel salts. In the case of using wheat hydrolyzate as the fermentation medium, rapeseed oil was used as antifoam reagent when necessary.

1.8.1.1 Applikon1.8.1.1 Applikon

El recipiente de borosilicato de este sistema de fermentación tiene un volumen total de 2 l, y las fermentaciones se realizaron a un volumen de trabajo de 1,5 l con una proporción de altura a diámetro de 2:1. El fermentador está equipado con cuatro pantallas móviles y dos impulsores Rushton de seis palas, alimentados por un motor suspendido Applikon P100. La aireación se realizó burbujeando aire filtrado a través de un burbujeador de anillo colocado bajo el impulsor. El pH se midió con una sonda de pH Mettler Toledo y se empleó una sonda de DO Mettler Toledo para la determinación del oxígeno disuelto. Se empleó una camisa de calentamiento Applikon para calentar el fermentador. El sistema también estaba equipado con una sonda de temperatura y un condensador para evitar la evaporación. Se utilizó una unidad Applikon Bio-Console ADI 1035 en combinación con la unidad de control Applikon Bio-Control ADI 1031 para controlar los parámetros. La agitación usada con este sistema de fermentación fue de 600 rpm.The borosilicate vessel of this fermentation system has a total volume of 2L, and the fermentations were performed at a 1.5L working volume with a 2: 1 height-to-diameter ratio. The fermenter is equipped with four moving screens and two six-blade Rushton impellers, powered by an Applikon P100 overhead motor. Aeration was accomplished by bubbling filtered air through a ring bubbler positioned under the impeller. The pH was measured with a Mettler Toledo pH probe and a Mettler Toledo DO probe was used for the determination of dissolved oxygen. An Applikon heating jacket was used to heat the fermenter. The system was also equipped with a temperature probe and a condenser to prevent evaporation. An Applikon Bio-Console ADI 1035 unit was used in combination with the Applikon Bio-Control ADI 1031 control unit to control the parameters. The agitation used with this fermentation system was 600 rpm.

1.8.2 Fermentación del etanol1.8.2 Ethanol fermentation

La fermentación del etanol se realizó en dos sistemas de fermentación diferentes descritos a continuación en detalle. La agitación usada fue de 500 rpm, y la temperatura se controló a 30 °C. La calibración de la sonda de pO2 se realizó en condiciones de fermentación. El valor de O2 al 0% se ajustó aireando con nitrógeno sin oxígeno, y la pendiente de la sonda se calibró con aire comprimido. El pH se controló con ácido sulfúrico 2 M y amoniaco al 25% en v/v hasta un valor de 5,5. El caldo de fermentación solo se aireó con 0,82 vvm entre 8 y 18 horas del tiempo de fermentación. El inóculo, un cultivo en matraz de agitación cultivado de 24 horas (30 °C, 250 rpm), constituyó 5% en v/v del volumen de fermentación final. Para controlar la formación de espuma durante la fermentación se añadió PPG según fue necesario.The ethanol fermentation was carried out in two different fermentation systems described below in detail. The agitation used was 500 rpm, and the temperature was controlled at 30 ° C. The calibration of the pO 2 probe was carried out under fermentation conditions. The 0% O 2 value was adjusted by aerating with oxygen-free nitrogen, and the probe slope was calibrated with compressed air. The pH was controlled with 2M sulfuric acid and ammonia 25% v / v to a value of 5.5. The fermentation broth was only aerated with 0.82 vvm between 8 and 18 hours of the fermentation time. The inoculum, a shake flask culture grown for 24 hours (30 ° C, 250 rpm), constituted 5% v / v of the final fermentation volume. To control foaming during fermentation, PPG was added as necessary.

1.8.2.1 Biostat C (C15-3) con DCU 3 (B. Braun Biotech)1.8.2.1 Biostat C (C15-3) with DCU 3 (B. Braun Biotech)

El fermentador de acero inoxidable tiene un volumen total de 22 l y una pared doble que permite el calentamiento o el enfriamiento del fermentador. Tiene una ventana de visión lateral y está equipado con cuatro pantallas, así como tres impulsores Rushton de seis palas que están por encima de un burbujeador de anillo. La sonda de pO2, así como la sonda de pH, son de Mettler Toledo. La proporción de altura a diámetro es de 3:1, con un diámetro de 21 cm y una altura de 57 cm. La unidad de DCU-3 permite controlar y seguir la fermentación. El pH se controló con la ayuda de bombas de ácidos y bases. Además, el sistema está equipado con una bomba antiespumante que se empleó cuando fue necesario.The stainless steel fermenter has a total volume of 22 l and a double wall that allows heating or cooling of the fermenter. It has a side viewing window and is equipped with four screens, as well as three six-blade Rushton impellers that are above a ring bubbler. The pO 2 probe, as well as the pH probe, are from Mettler Toledo. The ratio of height to diameter is 3: 1, with a diameter of 21 cm and a height of 57 cm. The DCU-3 unit allows you to control and monitor the fermentation. The pH was controlled with the help of acid and base pumps. In addition, the system is equipped with a defoamer pump that was used when necessary.

1.8.2.2 DASGIP (Eppendorf)1.8.2.2 DASGIP (Eppendorf)

El sistema de fermentación permite la realización de cuatro fermentaciones paralelas, que pueden ser controladas independientemente. Los recipientes del fermentador, de fondo plano, tienen un diámetro de 9 cm y una altura de 24 cm, que es igual a una proporción de altura a diámetro de 3:1. Los recipientes tienen un volumen de trabajo de 400­ 1500 ml. El motor suspendido agita los dos impulsores Rushton de seis palas. La aireación se logra burbujeando aire a través de un filtro estéril a través de un burbujeador L. El sistema está totalmente equipado con una unidad principal que calienta los recipientes, bombas de ácidos y bases, unidades de detección del pH y pO2, detector de temperatura, análisis de los gases de emisión, y control de la agitación.The fermentation system allows the realization of four parallel fermentations, which can be controlled independently. The flat-bottomed fermenter vessels have a diameter of 9 cm and a height of 24 cm, which is equal to a 3: 1 height-to-diameter ratio. The containers have a working volume of 400-1500 ml. The suspended motor churns the two six-bladed Rushton impellers. Aeration is achieved by bubbling air through a sterile filter through an L bubbler. The system is fully equipped with a main unit that heats the vessels, acid and base pumps, pH and pO 2 detection units, detector of temperature, emission gas analysis, and agitation control.

ResultadosResults

1.9 Medio de trigo1.9 Wheat medium

El medio de trigo utilizado para esta fermentación se obtuvo siguiendo el procedimiento indicado (1.3). Esta preparación de medio concreta emplea el lote de trigo identificado como ‘RCS’ con una carga de 146 g de harina de trigo disueltos en 2 l de agua destilada. En el proceso se utilizó una carga de enzimas de 1,46 g de a-amilasa y 1,5 g de glucoamilasa.The wheat medium used for this fermentation was obtained following the indicated procedure (1.3). This particular medium preparation uses the batch of wheat identified as 'RCS' with a load of 146 g of wheat flour dissolved in 2 L of distilled water. In the process, an enzyme load of 1.46 g of α-amylase and 1.5 g glucoamylase.

Las concentraciones de glucosa mediadas usando el analizador bioquímico YSI en las diversas etapas en la preparación del medio se listan en la tabla 1.The glucose concentrations mediated using the YSI biochemical analyzer at the various stages in the preparation of the medium are listed in Table 1.

Tabla 1 - Concentraciones de glucosa en diversas etapas durante el tratamiento enzimático del medio de trigoTable 1 - Glucose concentrations at various stages during the enzymatic treatment of wheat medium

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Se realizaron los siguientes experimentos para apoyar la invención.The following experiments were performed to support the invention.

Tabla 2 - Experimentos que apoyan la invenciónTable 2 - Experiments supporting the invention

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1.10 Experimento 1 (ejemplo comparativo)1.10 Experiment 1 (comparative example)

1.10.1 Fines y objetivos1.10.1 Aims and objectives

El objetivo de este experimento fue investigar la viabilidad de cultivar F. venenatum para la producción de micoproteínas usando una materia prima de carbohidratos (hidrolizado de trigo).The objective of this experiment was to investigate the viability of cultivating F. venenatum for the production of mycoproteins using a carbohydrate raw material (wheat hydrolyzate).

1.10.2 Condiciones experimentales1.10.2 Experimental conditions

Se cultivaron cultivos en matraces de agitación de F. venenatum inicialmente en hidrolizado de trigo y en glucosa (ambos medios suplementados con sales de Vogel) para comparar el perfil de crecimiento en los dos medios diferentes. Los matraces se montaron y se analizaron por triplicado. Se tomaron muestras después de 72 horas y se analizaron para el contenido en biomasa y glucosa (9).Shake flask cultures of F. venenatum were grown initially in wheat hydrolyzate and in glucose (both media supplemented with Vogel salts) to compare the growth profile in the two different media. The flasks were assembled and analyzed in triplicate. Samples were taken after 72 hours and analyzed for biomass and glucose content (9).

La configuración de la fermentación para la fermentación de micoproteínas fue: aireación con 1 slpm y ajuste de la velocidad del agitador a 1000 rpm. La temperatura se mantuvo a 28 °C, el pH se ajustó a 6, y el fermentador se inoculó con un cultivo en matraz de agitación de 72 h de 10% en v/v del volumen de fermentación final. El hidrolizado de trigo para la fermentación se suplementó con sales de Vogel. Las primeras fermentaciones revelaron el problema de una potente formación de espuma al inicio de la fermentación. Esto condujo a la acumulación de biomasa en la espuma y, en conclusión, solo se produjo crecimiento en la parte superior del caldo de fermentación, pero no en la disolución. La formación de espuma probablemente fue provocada por proteínas en el hidrolizado de trigo, y como el medio de Vogel mínimo usado en las fermentaciones previas no contenía proteínas, la formación de espuma no fue un problema en las fermentaciones discontinuas previas y, además, tampoco es un problema en los procesos industriales que se emplean en la actualidad. The fermentation configuration for the mycoprotein fermentation was: aeration with 1 slpm and adjustment of the stirrer speed to 1000 rpm. The temperature was maintained at 28 ° C, the pH was adjusted to 6, and the fermenter was inoculated with a 72 h shake flask culture of 10% v / v of the final fermentation volume. Wheat hydrolyzate for fermentation was supplemented with Vogel salts. The first fermentations revealed the problem of strong foaming at the beginning of the fermentation. This led to the accumulation of biomass in the foam and, in conclusion, growth only occurred in the upper part of the fermentation broth, but not in the solution. Foaming was probably caused by proteins in the wheat hydrolyzate, and since the minimal Vogel's medium used in the previous fermentations did not contain protein, foaming was not a problem in the previous batch fermentations and, furthermore, it is not a problem in industrial processes used today.

Para solucionar este problema se emplea aceite de colza como reactivo antiespumante. Se eligió el aceite de colza porque puede usarse en un producto de calidad alimentaria y sería una solución económica. También puede ser utilizado como fuente de carbono por Fusarium, lo cual conduciría a mayores rendimientos, y puesto que la formación de espuma solo es un problema significativo al inicio del proceso, esta no será un problema en momentos posteriores.To solve this problem, rapeseed oil is used as an antifoam reagent. Rapeseed oil was chosen because it can be used in a food grade product and would be an inexpensive solution. It can also be used as a carbon source by Fusarium, which would lead to higher yields, and since foaming is only a significant problem early in the process, this will not be a problem at later times.

Puesto que el uso del aceite de colza como reactivo antiespumante por sí solo no pudo solucionar el problema de la acumulación del inóculo en la parte superior del nivel del líquido en el fermentador, se usó un perfil de agitación y aireación. En detalle, esto significa que la agitación y la aireación aumentaron lentamente a lo largo de un tiempo de 1,5 horas. Las tasas de agitación y aireación usadas se muestran en la siguiente tabla.Since the use of rapeseed oil as an antifoam reagent alone could not solve the problem of inoculum accumulation at the top of the liquid level in the fermenter, a stirring and aeration profile was used. In detail, this means that agitation and aeration slowly increased over a time of 1.5 hours. The agitation and aeration rates used are shown in the following table.

Tabla 3 - Perfil de agitación y aireación de la fermentación discontinua de F. venenatum con hidrolizado de trigo Se muestran los momentos que los que los parámetros aumentan.Table 3 - Profile of agitation and aeration of the discontinuous fermentation of F. venenatum with wheat hydrolyzate The moments that the parameters increase are shown.

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1.10.3 Resultados1.10.3 Results

Con el uso de este perfil se realizó una fermentación discontinua con éxito, que puede observarse en 10. La biomasa máxima alcanzada en esta fermentación fue de 8,97 g/l, la cual, tomando en cuenta una concentración de glucosa de partida de 49,46 g/l, produce un rendimiento del 18,1%. Este rendimiento alcanzado solo es la mitad del rendimiento que se alcanzó en la fermentación discontinua con medio de Vogel mínimo. Esto es probablemente debido a una fuerte limitación de oxígeno al inicio de la fermentación que restringe crucialmente el crecimiento. El oxígeno disuelto disminuye rápidamente al inicio de la fermentación, puesto que la aireación y la agitación son muy bajas al principio, lo cual resulta desventajoso para la transferencia de oxígeno hacia el caldo de fermentación (los datos no se muestran). Probablemente podría alcanzarse un rendimiento de micoproteínas mayor mejorando el suministro de oxígeno, puesto que también se produjeron 9,98 g/l de etanol como subproducto durante la fermentación. No se esperaba la producción de estos niveles elevados de etanol durante esta fermentación, y se realizarán más experimentos para investigar el efecto de las condiciones de cultivo sobre la coproducción de etanol y micoproteínas por F. venenatum (sección 1.13).With the use of this profile, a discontinuous fermentation was carried out with success, which can be observed in 10. The maximum biomass reached in this fermentation was 8.97 g / l, which, taking into account a starting glucose concentration of 49 , 46 g / l, produces a yield of 18.1%. This achieved yield is only half of the yield that was achieved in batch fermentation with minimal Vogel's medium. This is probably due to a strong oxygen limitation at the beginning of fermentation that crucially restricts growth. Dissolved oxygen decreases rapidly at the start of fermentation, since aeration and agitation are very low at the beginning, which is disadvantageous for oxygen transfer to the fermentation broth (data not shown). A higher mycoprotein yield could probably be achieved by improving oxygen supply, since 9.98 g / l ethanol was also produced as a by-product during fermentation. The production of these high levels of ethanol was not expected during this fermentation, and further experiments will be conducted to investigate the effect of culture conditions on the co-production of ethanol and mycoproteins by F. venenatum (section 1.13).

1.10.3.1 Crecimiento de F. venenatum en medio parcialmente hidrolizado (no se usan enzimas)1.10.3.1 Growth of F. venenatum in partially hydrolyzed medium (no enzymes are used)

Debido a ciertas consideraciones acerca de la economía del proceso y los altos costes en la adquisición de enzimas hidrolizantes y los altos costes del proceso de hidrólisis debidos a las etapas de calentamiento/enfriamiento y las adaptaciones del pH, se tomó en cuenta la utilización de harina de trigo, que solo se disolvió en agua, o trigo parcialmente hidrolizados, realizando solo la etapa de licuefacción. Para investigar la influencia de esto sobre el crecimiento de la cepa de Fusarium, esta se cultivó en matraces de agitación en diferentes hidrolizados suplementados con sales de Vogel. Para este fin, se disolvieron 70 g/l de harina de trigo en agua a 90 °C y después se realizó solo la etapa de licuefacción con 0,5% en p/p de a-amilasa en una muestra, y en la otra muestra se realizaron ambas etapas de licuefacción y sacarificación con el uso adicional de 1% en p/p de glucoamilasa. Una tercera no contenía enzimas. Los tres medios se analizaron mediante HPLC y se usaron para experimentos en matraces de agitación.Due to certain considerations about the economy of the process and the high costs in the acquisition of hydrolyzing enzymes and the high costs of the hydrolysis process due to the heating / cooling stages and the pH adaptations, the use of flour was taken into account. wheat, which was only dissolved in water, or partially hydrolyzed wheat, performing only the liquefaction stage. To investigate the influence of this on the growth of the Fusarium strain, it was cultivated in shake flasks in different hydrolysates supplemented with Vogel salts. For this purpose, 70 g / l of wheat flour were dissolved in water at 90 ° C and then only the liquefaction stage was carried out with 0.5% w / w of α-amylase in one sample, and in the other sample, both liquefaction and saccharification steps were performed with the additional use of 1% w / w glucoamylase. A third did not contain enzymes. All three media were analyzed by HPLC and used for shake flask experiments.

El análisis de HPLC de los diferentes hidrolizados demostró que solo el hidrolizado con ambas etapas de licuefacción y sacarificación contenía glucosa, y 70 g/l de harina de trigo produjeron 48 g/l de glucosa. El experimento se realizó por triplicado en matraces de agitación de 500 ml que contenían 200 ml de medio suplementado con sales de Vogel, y se tomaron muestras después de 24, 48 y 72 horas y se analizaron por triplicado.HPLC analysis of the different hydrolysates showed that only the hydrolyzate with both liquefaction and saccharification stages contained glucose, and 70 g / l of wheat flour produced 48 g / l of glucose. The experiment was performed in triplicate in 500 ml shake flasks containing 200 ml of medium supplemented with Vogel salts, and samples were taken after 24, 48 and 72 hours and analyzed in triplicate.

Los resultados de este experimento demuestran que F. venenatum puede crecer igualmente bien en un medio que solo consiste en hidrolizado de trigo con sales de Vogel añadidas (11). Por tanto, se supone que emplea el almidón en la disolución como fuente de carbono. El crecimiento es ligeramente más rápido en el medio totalmente hidrolizado, lo cual probablemente sea provocado por la necesidad de producción de amilasas en el Fusarium para utilizar el almidón como fuente de energía. Los datos de HPLC (no se muestran) sugieren que incluso en el medio sin enzimas, están presentes disacáridos que pueden ser utilizados al inicio de la incubación y que pueden ser la razón de que no se observen diferencias en el crecimiento en las primeras 24 horas. Después de 72 horas, la biomasa en todos los matraces era de aproximadamente 7 g/l de biomasa seca, sin diferencias notables. The results of this experiment demonstrate that F. venenatum can grow equally well in a medium consisting only of wheat hydrolyzate with added Vogel salts (11). Therefore, it is assumed that it uses starch in solution as a carbon source. Growth is slightly faster in the fully hydrolyzed medium, which is probably caused by the need for amylase production in Fusarium to use starch as an energy source. The HPLC data (not shown) suggest that even in the enzyme-free medium, disaccharides are present that can be used at the beginning of the incubation and that may be the reason that no differences in growth are observed in the first 24 hours. . After 72 hours, the biomass in all flasks was approximately 7 g / L dry biomass, without noticeable differences.

1.11 Experimento 2 (ejemplo comparativo)1.11 Experiment 2 (comparative example)

1.11.1 Fines y objetivos1.11.1 Aims and objectives

Para demostrar que la integración de los procesos de fermentación de micoproteínas y la fermentación de etanol es posible, se realizaron experimentos preliminares para demostrar que S. cerevisiae crece en un hidrolizado de trigo (sección 1.10.3.1). La levadura también se cultivó en un filtrado de la fermentación de micoproteínas para observar si existe crecimiento y para determinar si F. venenatum produce alguna sustancia que inhiba el crecimiento de S. cerevisiae (sección 1.11.3.2).To demonstrate that the integration of mycoprotein fermentation processes and ethanol fermentation is possible, preliminary experiments were performed to demonstrate that S. cerevisiae grows on a wheat hydrolyzate (section 1.10.3.1). Yeast was also cultured in a mycoprotein fermentation filtrate to observe for growth and to determine if F. venenatum produces any substances that inhibit the growth of S. cerevisiae (section 1.11.3.2).

1.11.2 Condiciones experimentales1.11.2 Experimental conditions

1.11.3 Resultados1.11.3 Results

1.11.3.1 Crecimiento de S. cerevisiae en un hidrolizado de trigo1.11.3.1 Growth of S. cerevisiae in a wheat hydrolyzate

Se realizaron experimentos en matraces de agitación. Para este fin, se llenaron matraces de agitación de 100 ml con 40 ml de medio y se cultivaron durante 24 h a 250 rpm y 30 °C. Los matraces se cultivaron y se analizaron por triplicado. Los resultados de la DO y la determinación de la biomasa seca se muestran en 2.Shake flask experiments were performed. For this purpose, 100 ml shake flasks were filled with 40 ml of medium and cultured for 24 h at 250 rpm and 30 ° C. The flasks were cultured and analyzed in triplicate. The results of the OD and the determination of the dry biomass are shown in 2.

Los resultados de este experimento demuestran que S. cerevisiae crece igualmente bien en el trigo hidrolizado que había sido suplementado con las sales de Vogel y, por tanto, es posible la integración de los procesos. Puede suponerse que el hidrolizado de trigo contiene proteínas y otros nutrientes que son fundamentales para el crecimiento de S. cerevisiae, puesto que el medio que solo contenía glucosa y sales de Vogel no estimula el mismo crecimiento.The results of this experiment demonstrate that S. cerevisiae grows equally well in hydrolyzed wheat that had been supplemented with Vogel salts and, therefore, integration of the processes is possible. It can be assumed that the wheat hydrolyzate contains proteins and other nutrients that are essential for the growth of S. cerevisiae, since the medium containing only glucose and Vogel salts does not stimulate the same growth.

1.11.3.2 Fermentación discontinua de S. cerevisiae con un hidrolizado de trigo1.11.3.2 Batch fermentation of S. cerevisiae with a wheat hydrolyzate

Para demostrar que la integración de los dos procesos de fermentación es posible, se realizó una fermentación de S. cerevisiae con un hidrolizado de trigo. El sistema de fermentación usado fue DASGIP (Eppendorf) que permite la ejecución de cuatro fermentaciones al mismo tiempo. Se realizaron dos fermentaciones con MYPG como control y dos fermentaciones con hidrolizado de trigo (harina 35 g/l, a-amilasa al 0,5% en p/p, glucoamilasa al 1% en p/p) suplementadas con sales de Vogel. El volumen de trabajo fue de 800 ml, y la fermentación se llevó a cabo durante 24 horas, mientras que la aireación a 0,82 vvm solo estuvo presente entre las 8 a 18 horas del tiempo de fermentación. El crecimiento de las levaduras se controló midiendo la densidad óptica y la determinación de la biomasa seca.To demonstrate that the integration of the two fermentation processes is possible, a fermentation of S. cerevisiae was carried out with a wheat hydrolyzate. The fermentation system used was DASGIP (Eppendorf) which allows the execution of four fermentations at the same time. Two fermentations were carried out with MYPG as a control and two fermentations with wheat hydrolyzate (flour 35 g / l, α-amylase at 0.5% w / w, glucoamylase at 1% w / w) supplemented with Vogel salts. The working volume was 800 ml, and the fermentation was carried out for 24 hours, while the aeration at 0.82 vvm was only present between the 8 to 18 hours of the fermentation time. Yeast growth was monitored by measuring the optical density and determining the dry biomass.

Tanto la tendencia de la densidad óptica como la tendencia de la biomasa seca en las cuatro fermentaciones no mostró unas diferencias notables a lo largo del desarrollo de la fermentación, 2 y 3.Both the optical density trend and the dry biomass trend in the four fermentations did not show notable differences throughout the fermentation development, 2 and 3.

El análisis de HPLC de las muestras produjo los siguientes valores para las concentraciones iniciales de glucosa y las concentraciones finales de etanol. Además, se calculó el rendimiento de la conversión de la glucosa a etanol. Los rendimientos de las fermentaciones con hidrolizado de trigo fueron ligeramente mayores, pero, en general, la tendencia de ambas fermentaciones fue similar.HPLC analysis of the samples produced the following values for the initial glucose concentrations and the final ethanol concentrations. In addition, the efficiency of the conversion of glucose to ethanol was calculated. The yields of the fermentations with wheat hydrolyzate were slightly higher, but, in general, the trend of both fermentations was similar.

Tabla 4 - Análisis de la concentración de glucosa al inicio de la fermentación de S. cerevisiae y concentración máxima de etanol. Se calculó el rendimiento de la conversión de la glucosa a etanol.Table 4 - Analysis of glucose concentration at the beginning of S. cerevisiae fermentation and maximum ethanol concentration. The yield of the conversion of glucose to ethanol was calculated.

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1.12 Experimento 31.12 Experiment 3

1.12.1 Fines y objetivos1.12.1 Aims and objectives

El objetivo de este experimento fue demostrar la viabilidad de un bioproceso integrado para la producción de micoproteínas (F. venenatum) y etanol (usando S. cerevisiae) empleando trigo de calidad alimentaria caducado como medio de crecimiento. Experimentos previos llevados a cabo sugirieron que Fusarium y Saccharomyces pueden cultivarse con éxito en un medio de trigo hidrolizado (sección 1.10 y 1.11). Este experimento se basa en estos descubrimientos, e intenta cultivar Fusarium hasta un punto en que se obtiene una biomasa suficiente, al mismo tiempo que la glucosa sigue estando presente en el sistema para ser utilizada posteriormente por S. cerevisiae. The objective of this experiment was to demonstrate the viability of an integrated bioprocess for the production of mycoproteins ( F. venenatum) and ethanol (using S. cerevisiae) using expired food grade wheat as growth medium. Previous experiments carried out suggested that Fusarium and Saccharomyces can be successfully grown in hydrolyzed wheat medium (section 1.10 and 1.11). This experiment builds on these findings, and attempts to grow Fusarium to a point where sufficient biomass is obtained, by the same time that glucose is still present in the system to be used later by S. cerevisiae.

1.12.2 Condiciones experimentales1.12.2 Experimental conditions

Proceso de fermentaciónFermentation process

Las condiciones experimentales se detallan en la tabla 5.The experimental conditions are detailed in table 5.

Tabla 5 - Condiciones experimentales para el experimento 3.Table 5 - Experimental conditions for experiment 3.

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1.12.3 Toma de muestras y resultados1.12.3 Sampling and results

Se retiraron muestras del medio de cultivo inmediatamente después de la inoculación y después en diversos momentos a lo largo de la fermentación.Samples were withdrawn from the culture medium immediately after inoculation and then at various times throughout the fermentation.

Se calcularon las concentraciones de glucosa para cada una de las muestras recogidas usando el analizador de bioquímica YSI (1.5), así como los niveles de biomasa de cada organismo (1.4). Puesto que este análisis se realizó por triplicado, los valores indicados son el promedio de las tres repeticiones (5 y figura 16).The glucose concentrations for each of the collected samples were calculated using the YSI biochemistry analyzer (1.5), as well as the biomass levels of each organism (1.4). Since this analysis was performed in triplicate, the indicated values are the average of the three replicates (5 and Figure 16).

Se logró la cuantificación del etanol en las muestras usando el método de HPLC (1.6), y los resultados también se detallan en 6.The quantification of ethanol in the samples was achieved using the HPLC method (1.6), and the results are also detailed in 6.

1.12.4 Análisis1.12.4 Analysis

Este experimento demuestra la capacidad para integrar los dos procesos de fermentación de interés. La primera etapa demuestra la capacidad para cultivar F. venenatum hasta un nivel de biomasa en la región de 10 g/l. Esta biomasa después se recolecta, y el medio, que sigue conteniendo glucosa en la región de 20 g/l, se vuelve a esterilizar. Después este medio se inocula con S. cerevisiae y posteriormente se logra el crecimiento de este organismo. Después de un periodo de aproximadamente 16 horas, el cultivo se privó de oxígeno para estimular la producción de etanol. Se continuó con la fermentación hasta alcanzar un tiempo de fermentación total de aproximadamente cuarenta horas, y se tomaron muestras en diversos momentos para la cuantificación del etanol usando el método de HPLC desarrollado (1.6).This experiment demonstrates the ability to integrate the two fermentation processes of interest. The first stage demonstrates the ability to grow F. venenatum up to a biomass level in the region of 10 g / l. This biomass is then harvested, and the medium, which still contains glucose in the 20 g / l region, is resterilized. After this medium is inoculated with S. cerevisiae and later the growth of this organism is achieved. After a period of approximately 16 hours, the culture was deprived of oxygen to stimulate ethanol production. Fermentation was continued until reaching a total fermentation time of approximately forty hours, and samples were taken at various times for ethanol quantification using the HPLC method developed (1.6).

No se detectó etanol durante la fermentación de Fusarium venenatum (los datos no se muestran). Después de la inoculación y del crecimiento inicial de S. cerevisiae, se detectó etanol en las muestras (aproximadamente 5 g/l), 6. Esto demuestra la viabilidad de la estrategia para integrar los dos bioprocesos: la ermentación de Fusarium venenatum para la producción de micoproteínas, seguida de la fermentación de S. cerevisiae y la producción de etanol empleando trigo de calidad alimentaria caducado como medio de crecimiento. Debe realizarse la optimización del proceso para producir los rendimientos máximos de micoproteínas y etanol a partir de las fermentaciones para mejorar la eficacia global del proceso.No ethanol was detected during the fermentation of Fusarium venenatum (data not shown). After inoculation and initial growth of S. cerevisiae, ethanol was detected in the samples (approximately 5 g / l), 6. This demonstrates the viability of the strategy to integrate the two bioprocesses: the ermentation of Fusarium venenatum for mycoprotein production, followed by S. cerevisiae fermentation and ethanol production using expired food grade wheat as growth medium. Process optimization to produce maximum mycoprotein and ethanol yields from fermentations should be performed to improve the overall efficiency of the process.

1.12.5 Conclusiones1.12.5 Conclusions

Los resultados han demostrado que es posible la integración de los dos bioprocesos para la producción de los productos deseados.The results have shown that the integration of the two bioprocesses for the production of the desired products is possible.

1.13 Experimento 41.13 Experiment 4

Se realizó una serie de fermentaciones para intentar demostrar la viabilidad de un bioproceso para la producción de micoproteínas (como alimento) y etanol (como combustible) con Fusarium venenatum usando trigo de calidad alimentaria caducado como medio de crecimiento.A series of fermentations were performed to try to demonstrate the viability of a bioprocess for the production of mycoproteins (as food) and ethanol (as fuel) with Fusarium venenatum using expired food grade wheat as the growth medium.

1.13.1 Fines y objetivos1.13.1 Aims and objectives

El objetivo de este experimento fue demostrar la viabilidad de un bioproceso que emplea Fusarium venenatum para la producción de micoproteínas y etanol usando trigo de calidad alimentaria hidrolizado como sustrato.The objective of this experiment was to demonstrate the viability of a bioprocess using Fusarium venenatum for the production of mycoproteins and ethanol using hydrolyzed food grade wheat as a substrate.

Experimentos realizados previamente sugirieron que Fusarium venenatum produce biomasa o etanol dependiendo del perfil de aireación usado. Para este fin, se emplearon tres perfiles de aireación diferentes para determinar las diferencias en la producción de biomasa y etanol. Se utilizó una fermentación control con medio de Vogel definido (VM) y se aireó a lo largo de toda la fermentación.Previous experiments suggested that Fusarium venenatum produces biomass or ethanol depending on the aeration profile used. For this purpose, three different aeration profiles were used to determine the differences in biomass and ethanol production. A control fermentation with defined Vogel medium (VM) was used and aerated throughout the entire fermentation.

En las primeras 20 horas de tiempo de fermentación, las cuatro fermentaciones se airearon con la misma cascada sin limitación de oxígeno. Después de 20 horas, las fermentaciones uno (VM1) y dos (WH2) siguieron aireándose, mientras que en la fermentación tres (WH3) se limitó el oxígeno ajustando la aireación a 0,1 vvm después de 20 horas de fermentación. En la fermentación cuatro (WH4) la aireación se apagó, lo cual condujo a una privación de oxígeno. Las condiciones aplicadas se muestran en la tabla 6.In the first 20 hours of fermentation time, the four fermentations were aerated with the same cascade without oxygen limitation. After 20 hours, fermentations one (VM1) and two (WH2) continued to aerate, while in fermentation three (WH3) oxygen was limited by adjusting the aeration to 0.1 vvm after 20 hours of fermentation. In fermentation four (WH4) the aeration was turned off, which led to oxygen deprivation. The applied conditions are shown in table 6.

Tabla 6 - Resumen de cada condición de fermentación usada para investigar la influencia de la limitación de oxígenoTable 6 - Summary of each fermentation condition used to investigate the influence of oxygen limitation

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1.13.2 Condiciones experimentales1.13.2 Experimental conditions

El hidrolizado de trigo que se usó en las fermentaciones dos, tres y cuatro se preparó según 1.3.The wheat hydrolyzate that was used in fermentations two, three and four was prepared according to 1.3.

1.13.3 Toma de muestras y resultados1.13.3 Sampling and results

Se tomaron muestras del medio de cultivo antes de la inoculación e inmediatamente después de la inoculación. Las muestras se tomaron dos veces diarias a lo largo de la fermentación. Se registraron los detalles de las muestras, el momento de tomarlas y los diversos parámetros del proceso controlados.Samples of the culture medium were taken before inoculation and immediately after inoculation. The samples were taken twice daily throughout the fermentation. The details of the samples, the time of taking them and the various controlled process parameters were recorded.

Se calcularon las concentraciones de glucosa para cada una de las muestras recogidas usando el analizador de bioquímica YSI (1.5), así como los niveles de biomasa de cada organismo (1.4). Puesto que este análisis se realizó por triplicado, los valores indicados son el promedio de las tres repeticiones. se logró la cuantificación del etanol en las muestras usando el método de HPLC descrito en 1.6.The glucose concentrations for each of the collected samples were calculated using the YSI biochemistry analyzer (1.5), as well as the biomass levels of each organism (1.4). Since this analysis was performed in triplicate, the values indicated are the average of the three replicates. The quantification of ethanol in the samples was achieved using the HPLC method described in 1.6.

1.13.3.1 Fermentación 11.13.3.1 Fermentation 1

La fermentación uno se realizó sin limitación de oxígeno para Fusarium venenatum. Esta fermentación se usó como control, y por ello se empleó el medio de Vogel con glucosa como fuente de carbono como medio de fermentación, en lugar del hidrolizado de trigo. El objetivo de esto fue comparar el crecimiento entre los diferentes medios y determinar las posibles diferencias. Se espera conseguir más biomasa en las fermentaciones sin limitaciones de oxígeno y no detectar cantidades considerables de etanol.Fermentation one was performed without oxygen limitation for Fusarium venenatum. This fermentation was used as a control, and therefore Vogel's medium with glucose as a carbon source was used as the fermentation medium, instead of wheat hydrolyzate. The objective of this was to compare the growth between the different media and determine the possible differences. It is expected to get more biomass in the fermentations without oxygen limitations and not to detect considerable amounts of ethanol.

1.13.3.1.1 Condiciones experimentales 1.13.3.1.1 Experimental conditions

Los parámetros experimentales utilizados para este proceso de fermentación se indican en la tabla 7. Esta fermentación actúa como control y se compara con la fermentación dos.The experimental parameters used for this fermentation process are indicated in table 7. This fermentation acts as a control and is compared with fermentation two.

Tabla 7 - Condiciones experimentales para la fermentación unoTable 7 - Experimental conditions for fermentation one

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1.13.3.1.2 Resultados1.13.3.1.2 Results

En la fermentación uno, la mayor parte de la biomasa se produjo en las primeras 20 horas de la fermentación, cuando alcanzó niveles de 22 g/l de biomasa seca. El máximo de biomasa seca se alcanzó al final de la fermentación después de 96 horas, cuando estaban presentes 25 g/l de biomasa seca. No se detectó etanol a lo largo de la fermentación. Después de 20 horas, solo estaban disponibles 0,4 g/l de glucosa de los 43,5 g/l iniciales para Fusarium. Las tendencias de los niveles de biomasa seca, etanol y glucosa pueden observarse en 7, 8 y 9. 1.13.3.1.3 ConclusionesIn fermentation one, most of the biomass was produced in the first 20 hours of fermentation, when it reached levels of 22 g / l of dry biomass. The maximum of dry biomass was reached at the end of the fermentation after 96 hours, when 25 g / l of dry biomass were present. Ethanol was not detected throughout the fermentation. After 20 hours, only 0.4 g / l of glucose was available from the initial 43.5 g / l for Fusarium. The trends of the levels of dry biomass, ethanol and glucose can be observed in 7, 8 and 9. 1.13.3.1.3 Conclusions

Tal como se esperaba, no se produjo etanol en esta fermentación, mientras que se obtuvo una gran cantidad de biomasa de 25 g/l. La producción de biomasa probablemente puede aumentar introduciendo sustrato en el fermentador y recolectando la biomasa. A medida que aumenta la biomasa puede observarse una mayor viscosidad que impide el mezclado y la transferencia de oxígeno. Por tanto, la recolección de la biomasa puede ser beneficiosa para la producción de biomasa.As expected, no ethanol was produced in this fermentation, whereas a large amount of biomass of 25 g / l was obtained. Biomass production can probably be increased by introducing substrate into the fermenter and harvesting the biomass. As the biomass increases, a higher viscosity can be observed that prevents mixing and oxygen transfer. Therefore, the collection of biomass can be beneficial for biomass production.

1.13.3.2 Fermentación 21.13.3.2 Fermentation 2

El sustrato usado en la fermentación dos fue hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel, que también se usó en la fermentación tres (1.13.3.3) y cuatro (1.13.3.4). A lo largo de la fermentación no se limitó el oxígeno. Esta fermentación se comparó con la fermentación uno para obtener conclusiones acerca de las diferencias en el rendimiento entre los medios usados. Se esperaba obtener resultados más parecidos de esta fermentación, comparada con la fermentación uno con medio de Vogel.The substrate used in fermentation two was hydrolyzed wheat supplemented with Vogel salts, which was also used in fermentation three (1.13.3.3) and four (1.13.3.4). Throughout the fermentation, oxygen was not limited. This fermentation was compared to fermentation one to draw conclusions about the differences in performance between the media used. More similar results were expected from this fermentation, compared to one fermentation with Vogel's medium.

1.13.3.2.1 Proceso de fermentación1.13.3.2.1 Fermentation process

En la fermentación dos se usó hidrolizado de trigo como medio de fermentación. El punto fijado para el oxígeno disuelto se ajustó a 30%. Las demás condiciones experimentales se detallan en la tabla 8.In fermentation two, wheat hydrolyzate was used as the fermentation medium. The set point for dissolved oxygen was adjusted to 30%. The other experimental conditions are detailed in table 8.

Tabla 8 - Condiciones experimentales para la fermentación dos Table 8 - Experimental conditions for fermentation two

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1.13.3.2.2 Resultados1.13.3.2.2 Results

Las tendencias de la biomasa seca, el etanol y la glucosa de la fermentación con hidrolizado de trigo y sin limitación de oxígeno se muestran en 7, 8 y 9. Se alcanzó la máxima concentración de biomasa seca de 21 g/l después de 44 horas, aunque los niveles de glucosa alcanzaron 0,13 g/l después de 27 horas. El etanol solo estaba presente después de 20 horas, pero probablemente se usó como fuente de carbono después y no pudo detectarse etanol en el desarrollo posterior de la fermentación.The trends of dry biomass, ethanol and glucose of the fermentation with wheat hydrolyzate and without oxygen limitation are shown in 7, 8 and 9. The maximum concentration of dry biomass of 21 g / l was reached after 44 hours , although glucose levels reached 0.13 g / l after 27 hours. Ethanol was only present after 20 hours, but it was probably used as a carbon source afterwards and no ethanol could be detected in the further development of the fermentation.

1.13.3.2.3 Conclusiones1.13.3.2.3 Conclusions

La fermentación produjo aproximadamente los mismos niveles de biomasa que la primera fermentación. Los niveles de glucosa iniciales fueron menores, lo cual explica la diferencia en los niveles de biomasa alcanzados. Además, no se detectó etanol a lo largo de la fermentación, con la excepción de la muestra de 20 horas.The fermentation produced approximately the same biomass levels as the first fermentation. The initial glucose levels were lower, which explains the difference in the biomass levels reached. Furthermore, no ethanol was detected throughout the fermentation, with the exception of the 20 hour sample.

1.13.3.3 Fermentación 31.13.3.3 Fermentation 3

En la fermentación tres se investigó el efecto de la limitación de oxígeno sobre la producción de etanol. Los resultados se compararon con las fermentaciones previas, en particular con la fermentación con condiciones de privación de oxígeno (fermentación cuatro). Esto debería aumentar el conocimiento sobre la influencia de la presencia de oxígeno en la producción de etanol.In fermentation three, the effect of oxygen limitation on ethanol production was investigated. The results were compared with previous fermentations, in particular with fermentation with oxygen deprivation conditions (fermentation four). This should increase knowledge about the influence of the presence of oxygen on ethanol production.

1.13.3.3.1 Condiciones experimentales1.13.3.3.1 Experimental conditions

Las condiciones experimentales se detallan en la tabla 9. Se usó un hidrolizado de trigo suplementado con sales de Vogel como medio de fermentación y, después de una fase de 20 horas sin limitación de oxígeno, la aireación se ajustó a 0,1 vvm para obtener condiciones limitadoras de oxígeno.The experimental conditions are detailed in table 9. A wheat hydrolyzate supplemented with Vogel salts was used as the fermentation medium and, after a phase of 20 hours without oxygen limitation, the aeration was adjusted to 0.1 vvm to obtain oxygen limiting conditions.

Tabla 9 - Condiciones experimentales para la fermentación tresTable 9 - Experimental conditions for fermentation three

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1.13.3.3.2 Resultados1.13.3.3.2 Results

En la fermentación tres, la concentración inicial de glucosa fue de 34,5 g/l, y la glucosa se depuró del medio de fermentación después de 27 horas. La biomasa producida fue mucho menor que en las fermentaciones sin limitación de oxígeno (fermentación 1 y 2), detectándose un valor máximo de 11 g/l después de 75 horas de tiempo de fermentación. La producción de etanol alcanzó su valor máximo de 4,8 g/l después de 44 horas. Las tendencias para el sustrato y los productos a lo largo de la fermentación pueden observarse en 7, 8 y 9.In fermentation three, the initial glucose concentration was 34.5 g / L, and glucose was stripped from the fermentation medium after 27 hours. The biomass produced was much lower than in the fermentations without oxygen limitation (fermentation 1 and 2), detecting a maximum value of 11 g / l after 75 hours of fermentation time. The ethanol production reached its maximum value of 4.8 g / l after 44 hours. Trends for substrate and products throughout fermentation can be seen in 7, 8 and 9.

1.13.3.3.3 Conclusiones1.13.3.3.3 Conclusions

En la fermentación tres (bajo condiciones limitadoras de oxígeno) se produjo la mayor cantidad de etanol durante las primeras 24 h bajo condiciones limitadoras de oxígeno. Durante las etapas posteriores de la fermentación, la concentración de etanol disminuyó, lo cual sugiere que está siendo utilizado como fuente de carbono por el organismo.In fermentation three (under oxygen limiting conditions) the highest amount of ethanol was produced during the first 24 h under oxygen limiting conditions. During the later stages of fermentation, the concentration of ethanol decreased, suggesting that it is being used as a carbon source by the body.

1.13.3.4 Fermentación 41.13.3.4 Fermentation 4

En la fermentación cuatro se estudió la cantidad de privación de oxígeno al organismo después de una fase de crecimiento inicial de 20 horas que afectaría la cantidad de etanol producida. Se espera conseguir unos niveles más bajos de biomasa durante la fase de limitación de oxígeno, pero un aumento considerable en la producción de etanol.In fermentation four, the amount of oxygen deprivation to the organism was studied after an initial growth phase of 20 hours that would affect the amount of ethanol produced. Lower biomass levels are expected to be achieved during the oxygen limiting phase, but a considerable increase in ethanol production.

1.13.3.4.1 Condiciones experimentales1.13.3.4.1 Experimental conditions

Las condiciones experimentales empleadas para la fermentación cuatro se detallan en la tabla 10. Se usó un hidrolizado de trigo como medio de fermentación y, después de 20 horas sin limitación de oxígeno, la aireación se ajustó a 0 vvm para privar de oxígeno a Fusarium. The experimental conditions used for fermentation four are detailed in Table 10. A wheat hydrolyzate was used as the fermentation medium and, after 20 hours without oxygen limitation, the aeration was adjusted to 0 vvm to deprive Fusarium of oxygen.

Tabla 10 - Condiciones experimentales para la fermentación cuatroTable 10 - Experimental conditions for fermentation four

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1.13.3.4.2 Resultados1.13.3.4.2 Results

Se tomaron muestras a intervalos regulares a lo largo del proceso de fermentación. La fermentación cuatro presentó una concentración inicial de glucosa de 32,5 g/l y esta fue depurada después de 27 horas. La biomasa seca también alcanzó un máximo después de 27 horas (10 g/l). Las concentraciones de etanol fueron máximas al final de la fermentación y alcanzaron 11,7 g/l. El cambio detallado de los parámetros determinados se muestra en 7, 8 y 9. 1.13.3.4.3 ConclusionesSamples were taken at regular intervals throughout the fermentation process. Fermentation four presented an initial glucose concentration of 32.5 g / l and this was cleared after 27 hours. The dry biomass also reached a maximum after 27 hours (10 g / l). Ethanol concentrations were highest at the end of fermentation and reached 11.7 g / l. The detailed change of the determined parameters is shown in 7, 8 and 9. 1.13.3.4.3 Conclusions

Los resultados de esta fermentación sugieren que la privación de oxígeno resulta ventajosa para la producción de etanol. Después de cambiar a detener la aireación, la biomasa no aumentó más, sino que disminuyó hasta el final de la fermentación. Aunque la concentración de biomasa disminuyó, el etanol continuó aumentando durante la fase de privación de las fermentaciones y alcanzó sus niveles máximos al final del proceso. La glucosa se depuró después de 27 horas, y es posible que se emplearan otros oligosacáridos presentes en el hidrolizado de trigo para la producción de etanol.The results of this fermentation suggest that oxygen deprivation is advantageous for ethanol production. After switching to stop aeration, the biomass did not increase further, but decreased until the end of the fermentation. Although the biomass concentration decreased, ethanol continued to increase during the deprivation phase of the fermentations and reached its maximum levels at the end of the process. Glucose was cleared after 27 hours, and it is possible that other oligosaccharides present in the wheat hydrolyzate were used for ethanol production.

1.13.3.5 Conclusiones del experimento 41.13.3.5 Conclusions of experiment 4

Para comprender el efecto de los diferentes perfiles de aireación sobre la producción de biomasa y etanol, se compararon los parámetros del proceso de las fermentaciones. En 7 puede observarse que es muy evidente que las fermentaciones con limitación y privación de oxígeno producen significativamente menos biomasa seca que las fermentaciones sin limitaciones de oxígeno. Sin embargo, durante la fase aireada de las fermentaciones de hidrolizado de trigo (primeras 20 h), la tasa de crecimiento es aproximadamente la misma (0,34 g/l.h), lo cual demuestra la reproducibilidad del proceso.To understand the effect of the different aeration profiles on biomass and ethanol production, the parameters of the fermentation process were compared. In 7 it can be seen that it is very evident that fermentations with limitation and deprivation of oxygen produce significantly less dry biomass than fermentations without oxygen limitation. However, during the aerated phase of wheat hydrolyzate fermentations (first 20 h), the growth rate is approximately the same (0.34 g / l.h), which demonstrates the reproducibility of the process.

Además, se investigó la producción del segundo producto, etanol, en las diferentes fermentaciones. En estas fermentaciones se observó que la privación de oxígeno conduce a una producción de etanol significativamente mayor (8), lo cual es significativamente diferente de los niveles de etanol alcanzados en las otras fermentaciones. Después de 20 horas, todas las fermentaciones realizadas con hidrolizado de trigo (fermentaciones 2-4) mostraron la misma cantidad de etanol, que es diferente de la fermentación realizada con medio de Vogel (fermentación 1). Solo la fermentación con privación de oxígeno mostró etanol en el medio de fermentación al final de la fermentación. En 8 se muestran las concentraciones de glucosa frente al desarrollo de la fermentación. Las concentraciones de glucosa de partida en el hidrolizado de trigo fueron ligeramente menores que en el medio de Vogel, aunque la tasa de consumo en todas las fermentaciones fue de aproximadamente 0,40 g/l*h. Se calcularon los rendimientos de biomasa y de etanol durante la fase aireada (tabla 11) y durante todo el tiempo del proceso (tabla 12) para obtener una mejor comparación de las fermentaciones.In addition, the production of the second product, ethanol, in the different fermentations was investigated. In these fermentations it was observed that oxygen deprivation leads to a significantly higher ethanol production (8), which is significantly different from the ethanol levels achieved in the other fermentations. After 20 hours, all fermentations carried out with wheat hydrolyzate (fermentations 2-4) showed the same amount of ethanol, which is different from the fermentation carried out with Vogel's medium (fermentation 1). Only fermentation with oxygen deprivation showed ethanol in the fermentation medium at the end of the fermentation. In 8 the glucose concentrations are shown against the development of fermentation. The starting glucose concentrations in the wheat hydrolyzate were slightly lower than in the Vogel's medium, although the consumption rate in all fermentations was approximately 0.40 g / l * h. Biomass and ethanol yields were calculated during the aerated phase (table 11) and during the entire process time (table 12) to obtain a better comparison of the fermentations.

Tabla 11 - Rendimientos del proceso durante la fase aireada de la fermentación (primeras 20 h) para la conversión de glucosa en biomasa y etanol, así como la productividad de biomasa y etanolTable 11 - Process performance during the aerated phase of fermentation (first 20 h) for the conversion of glucose into biomass and ethanol, as well as the productivity of biomass and ethanol

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Abreviaturas: VM1: medio de Vogel, sin limitación de oxígeno; WH2: hidrolizado de trigo, sin limitación de oxígeno, WH3: hidrolizado de trigo, con limitación de oxígeno; WH4: hidrolizado de trigo, con privación de oxígeno. Ydcw/gic: rendimiento de la biomasa a glucosa, YEtOH/Glc: rendimiento del etanol a glucosa, PDCW: productividad de la biomasa, PEtOH: productividad del etanolAbbreviations: VM1: Vogel's medium, without oxygen limitation; WH2: wheat hydrolyzate, without oxygen limitation, WH3: wheat hydrolyzate, with oxygen limitation; WH4: Wheat hydrolyzate, oxygen deprived. And dcw / gic : yield of biomass to glucose, YEtOH / Glc: yield of ethanol to glucose, PDCW: productivity of biomass, PEtOH: productivity of ethanol

Tal como se esperaba, durante la fase aireada, la fermentación uno (VM1) mostró una mayor conversión de biomasa a glucosa que las fermentaciones que emplean hidrolizado de trigo (fermentaciones dos-cuatro). La productividad de la biomasa también fue mayor en un factor de 3 en el medio de Vogel (fermentación uno, VM1), lo cual indica que la glucosa se convierte con más eficacia en biomasa en el medio definido (VM). Sin embargo, la producción de etanol se ve favorecida en el medio de hidrolizado de trigo (fermentaciones dos-cuatro), incluso durante esta fase del proceso.As expected, during the aerated phase, fermentation one (VM1) showed a higher conversion of biomass to glucose than fermentations using wheat hydrolyzate (fermentations two-four). Biomass productivity was also higher by a factor of 3 in Vogel's medium (fermentation one, VM1), indicating that glucose is more efficiently converted to biomass in defined medium (VM). However, ethanol production is favored in the wheat hydrolyzate medium (fermentations two-four), even during this phase of the process.

En la tabla 12 puede observarse que, aunque los niveles de biomasa durante la fermentación dos fueron menores que en la fermentación uno, el rendimiento global de la conversión de glucosa en biomasa es similar (aproximadamente 50%). Además, la mayor conversión de glucosa en etanol y la mayor productividad de etanol se producen bajo condiciones de privación de oxígeno (WH4). Esto significa que estas condiciones favorecen la producción de etanol comparada con la producción de biomasa (mayor bajo condiciones sin limitación de oxígeno). In table 12 it can be seen that, although the biomass levels during fermentation two were lower than in fermentation one, the overall yield of the conversion of glucose into biomass is similar (approximately 50%). Furthermore, the highest conversion of glucose to ethanol and the highest productivity of ethanol occur under conditions of oxygen deprivation (WH4). This means that these conditions favor ethanol production compared to biomass production (higher under conditions without oxygen limitation).

Tabla 12 - Rendimientos totales de proceso para la conversión de la glucosa en biomasa y etanol, así como la productividad de biomasa y etanol (tiempo global del proceso de 96 h).Table 12 - Total process yields for the conversion of glucose into biomass and ethanol, as well as the productivity of biomass and ethanol (overall process time of 96 h).

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Abreviaturas: VM1: medio de Vogel, sin limitación de oxígeno; WH2: hidrolizado de trigo, sin limitación de oxígeno, WH3: hidrolizado de trigo, con limitación de oxígeno; WH4: hidrolizado de trigo, con privación de oxígeno. Ydcw/gic: rendimiento de la biomasa a glucosa, YEtOH/Gic: rendimiento del etanol a glucosa, Pd c w : productividad de la biomasa, PEtOH: productividad del etanolAbbreviations: VM1: Vogel's medium, without oxygen limitation; WH2: wheat hydrolyzate, without oxygen limitation, WH3: wheat hydrolyzate, with oxygen limitation; WH4: Wheat hydrolyzate, oxygen deprived. Y dcw / gic : biomass yield to glucose, YEtOH / Gic: ethanol yield to glucose, P dcw : biomass productivity, PEtOH: ethanol productivity

Además de controlar las concentraciones de sustrato y producto, también se controlaron otros parámetros del proceso. Se muestra la concentración de oxígeno disuelto que proporciona información acerca de los niveles de oxígeno en el medio de fermentación. A las fermentaciones tres y cuatro se les limitó el oxígeno después de 20 horas, cuando se disminuyó la aireación.In addition to controlling the substrate and product concentrations, other process parameters were also controlled. Dissolved oxygen concentration is displayed providing information about oxygen levels in the fermentation medium. Fermentations three and four were oxygen limited after 20 hours, when aeration was decreased.

1.13.3.6 Conclusiones1.13.3.6 Conclusions

Los resultados mostrados en este informe demuestran que la hipótesis de producir biomasa, así como etanol, con Fusarium venenatum a partir de un hidrolizado de trigo de calidad alimentaria es factible. Además, también demuestran por primera vez que el control del proceso (concretamente, la manipulación de las condiciones de aireación) favorece la producción de biomasa (sin condiciones de limitación de oxígeno) o la producción de etanol (condiciones de privación de oxígeno). La optimización del proceso puede realizarse de tal forma que la aireación esté presente durante un tiempo suficiente para obtener una suficiente concentración de biomasa, antes de que el organismo pueda privarse de oxígeno y, por tanto, pueda comenzar la fermentación del etanol.The results shown in this report demonstrate that the hypothesis of producing biomass, as well as ethanol, with Fusarium venenatum from a hydrolyzed food grade wheat is feasible. In addition, they also demonstrate for the first time that the control of the process (specifically, the manipulation of the aeration conditions) favors the production of biomass (without conditions of oxygen limitation) or the production of ethanol (conditions of oxygen deprivation). The optimization of the process can be carried out in such a way that aeration is present for a sufficient time to obtain a sufficient concentration of biomass, before the organism can deprive itself of oxygen and, therefore, the fermentation of ethanol can begin.

Un proceso con condiciones de privación de oxígeno parece preferible para un alto rendimiento de etanol. Incluso con unos niveles de biomasa muy bajos puede producirse una cantidad sustancial de etanol (y es favorecida) en ausencia de oxígeno (fermentación cuatro). Es posible recolectar grandes cantidades de biomasa antes del inicio de la fase de producción de etanol (primeras 20 h del proceso). Por tanto, mediante la manipulación de las condiciones del proceso es posible ajustar el proceso para obtener el producto deseado.A process with oxygen starvation conditions seems preferable for a high ethanol yield. Even at very low biomass levels a substantial amount of ethanol can be produced (and is favored) in the absence of oxygen (fermentation four). It is possible to collect large amounts of biomass before the start of the ethanol production phase (first 20 h of the process). Therefore, by manipulating the process conditions it is possible to adjust the process to obtain the desired product.

El uso de un único organismo para la producción de ambos productos (biomasa y etanol) tiene grandes ventajas económicas y de procesamiento corriente abajo. Un proceso de producción puede adaptarse según la demanda de micoproteínas (biomasa) o etanol aplicando una fase de aireación prolongada o acortada. El proceso puede mejorarse aún más recolectando la biomasa e introduciendo más hidrolizado de trigo en la fermentación. La producción de etanol sin la necesidad de aireación puede reducir los costes de producción sustancialmente y, por tanto, puede influir en la economía global del proceso. The use of a single organism for the production of both products (biomass and ethanol) has great economic and downstream processing advantages. A production process can be adapted according to the demand for mycoproteins (biomass) or ethanol by applying a prolonged or shortened aeration phase. The process can be further improved by harvesting the biomass and introducing more wheat hydrolyzate into the fermentation. Producing ethanol without the need for aeration can reduce production costs substantially and thus can influence the overall economics of the process.

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Claims (9)

REIVINDICACIONES 1 Un método integrado para producir y aislar micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y etanol a partir de una materia prima de almidón hidrolizado, comprendiendo dicho método las etapas de:1 An integrated method to produce and isolate mycoproteins produced by Fusarium venenatum and ethanol from a raw material of hydrolyzed starch, said method comprising the steps of: a) proporcionar un caldo fermentable acuoso que comprende una materia prima de almidón hidrolizado obtenido a partir de uno o más cereales;a) providing an aqueous fermentable broth comprising a hydrolyzed starch raw material obtained from one or more cereals; b) fermentar al menos una porción del caldo fermentable acuoso con Fusarium venenatum para obtener micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y un caldo parcialmente fermentado;b) fermenting at least a portion of the aqueous fermentable broth with Fusarium venenatum to obtain mycoproteins produced by Fusarium venenatum and a partially fermented broth; c) separar las micoproteínas producidas por Fusarium venenatum del caldo parcialmente fermentado;c) separating the mycoproteins produced by Fusarium venenatum from the partially fermented broth; d) fermentar al menos una porción del caldo parcialmente fermentado, opcionalmente con una porción del caldo fermentable acuoso no fermentado, con uno o más microorganismos para obtener etanol y un residuo de fermentación agotado; yd) fermenting at least a portion of the partially fermented broth, optionally with a portion of the non-fermented aqueous fermentable broth, with one or more microorganisms to obtain ethanol and a spent fermentation residue; Y e) aislar el etanol a partir del residuo de fermentación agotado.e) isolating the ethanol from the spent fermentation residue. 2. - El método según la reivindicación 1, en el que las condiciones de funcionamiento se controlan en cada una de las etapas para favorecer preferentemente uno u otro producto.2. - The method according to claim 1, in which the operating conditions are controlled in each of the stages to preferably favor one or the other product. 3. - El método según la reivindicación 1 o 2, en el que las micoproteínas producidas por Fusarium venenatum se aíslan total o parcialmente entre las 2 etapas de fermentación.3. - The method according to claim 1 or 2, in which the mycoproteins produced by Fusarium venenatum are totally or partially isolated between the 2 fermentation stages. 4. - El método según la reivindicación 1, en el que las micoproteínas producidas por Fusarium venenatum se aíslan totalmente a partir de la primera etapa de fermentación, y se realiza una segunda etapa de fermentación para obtener etanol usando un microorganismo distinto de Fusarium venenatum. 4. - The method according to claim 1, in which the mycoproteins produced by Fusarium venenatum are totally isolated from the first fermentation stage, and a second fermentation stage is carried out to obtain ethanol using a microorganism other than Fusarium venenatum. 5. - El método según la reivindicación 1, en el que se usa Fusarium venenatum para ambas etapas de producción de micoproteínas y de etanol.5. - The method according to claim 1, in which Fusarium venenatum is used for both stages of production of mycoproteins and ethanol. 6. - El método según cualquier reivindicación anterior, en el que las micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y el etanol se producen en un único fermentador en donde las condiciones de funcionamiento se controlan para producir la proporción de mezcla deseada de micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y etanol.6. - The method according to any preceding claim, in which the mycoproteins produced by Fusarium venenatum and ethanol are produced in a single fermenter where the operating conditions are controlled to produce the desired mixture proportion of mycoproteins produced by Fusarium venenatum and ethanol. 7. - El método según cualquier reivindicación anterior, en el que el sustrato inicial es un material de grano, y el proceso integrado produce además un coproducto con mayor contenido en proteínas que puede utilizarse como fuente de pienso para ganado vacuno.7. - The method according to any preceding claim, in which the initial substrate is a grain material, and the integrated process also produces a co-product with a higher protein content that can be used as a source of feed for cattle. 8. - El método según la reivindicación 7, en el que la mezcla de producción elegida maximiza la producción de micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y el coproducto con un mayor contenido en proteínas.8. - The method according to claim 7, in which the chosen production mixture maximizes the production of mycoproteins produced by Fusarium venenatum and the co-product with a higher protein content. 9. - El método según cualquier reivindicación anterior, en el que las condiciones de funcionamiento y la tasa o proporción de mezcla de producción resultante de micoproteínas producidas por Fusarium venenatum y el etanol puede alterarse para corresponderse con los cambios en el suministro de energía o costes tomando en cuenta la mayor intensidad de energía de la fermentación bajo condiciones aerobias necesaria para aumentar la tasa de producción de micoproteínas producidas por Fusarium venenatum. 9. - The method according to any preceding claim, in which the operating conditions and the rate or proportion of the resulting production mixture of mycoproteins produced by Fusarium venenatum and ethanol can be altered to correspond to changes in energy supply or costs. taking into account the higher energy intensity of fermentation under aerobic conditions necessary to increase the production rate of mycoproteins produced by Fusarium venenatum.
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